电子负载原理,直流电子负载电路原理图-KIA MOS管

直流电子负载原理

电源和负载：为用电部分供电是电源（AC/DC电源和电池）的功能。一般来说，与它们相连并接受其供电的部分被称为负载。

直流电子负载就是通过控制内部功率（MOSFET）或晶体管的导通量（量占空比大小），依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。它能够准确检测出电源电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路、高速动态拉载等，这些功能都是直流电源调试检测不可缺少的。

直流电子负载可用于测试大多数直流电源，包括电池、太阳能电池板、LED驱动器、DC-DC转换器和燃料电池等。

直流电子负载工作模式

直流电子负载的工作模式包括恒流（CC）模式、恒压（CV）模式、恒阻（CR）模式和恒功率（CP）模式。在恒流模式下，电子负载通过控制内部电路维持一个恒定的电流值；恒压模式下，负载模块试图消耗足够的电流来控制电源电压到程序设定的值；恒阻模式下，模块所消耗的电流与电压成正比；恒功率模式下，负载模块根据程序设定的恒功率值调整被测设备的功耗。

1.恒流（CC）工作模式

将电子负载设置为恒流工作模式时，无论电压怎么变化，电流值保持恒定。要注意的是，该模式的电压是不可以编程的。但是，如果DUT施加的电压高于规定电流范围内允许的电压，就会启动电子负载的过压保护机制，跳闸并关闭输入。

电流值可在高量程与低量程的范围内进行编程，如果量程值在量程重叠区域，则负载选择低量程。如果电流设置在低范围之外，负载会自动将输入调整到低范围内的最大值。

上图是一个常用的恒流电路，通过此电路很容易获得精准的电流值。R3为取样电阻，VREF是给定信号。当给定一个信号VREF时，如R3上的电压小于VREF，也就是VOP07的-IN小于+IN，OP07加大输出，增大MOS导通程度，从而加大通过R3的电流。

如果R3上的电压大于VREF，-IN大于+IN，OP07减小输出，MOS导通程度减小，也就减少了通过R3的电流。这样电路始终维持在恒定的电流给及上，实现恒流工作。

2.恒压(CV)工作模式

电子负载处于恒压工作模式时，负载模块试图消耗足够的电流来控制电源电压到程序设定的值。CV(恒压)操作设置了电流限制，如果负载电流保持在电流限制所设置的范围内，输出电压将保持其程序设置。

当输出电流达到电流极限时，设备不再工作在恒压模式下，输出电压不再保持恒定。相反，电子负载现在将输出电流调整到其电流限制设置。如果电压持续上升，直至超过规定电流范围允许的电压或最大功率，过压保护机制启动，跳闸并关闭输入。

上图为恒压电子负载电路。MOS管上的电压经R2和R3分压后送入运放+IN与给定值进行计较。A点电压的变化会引起R2上的电压变化通过LM358影响Q1的导通程度，从而牵制A点电压的变化，使A点保持恒压。

3.恒阻（CR）工作模式

当电子负载处于恒阻工作模式时，模块所消耗的电流与电压成正比。电阻可以编程在任何三个重叠电阻范围(高，中，低)。负载选择一个与编程电阻值相对应的范围。如果电阻值在范围重叠区域，负载会选择分辨率最高的范围。如果当前输入设置超过选择的量程，负载将自动将输入设置调整为新选择的量程内最接近的可用值。

上图A和B两点的电压通过R4加在LM358的+IN脚，也就控制了R1上的电压，从而控制R1中的电流。这样，AB两点的电压比上电路中的电流，也就是AB两点的等效电阻。当AB两点电压变化时，R1上的电压也随之变化，从而通过R1的电流也相应的变化，保证了电路的恒阻特性。

4.恒功率（CP）工作模式

当电子负载处于恒功率工作模式时，负载模块根据程序设定的恒功率值调整被测设备的功耗。负载模块通过测量输入的电压和电流来调节输入功率，并根据AD转换器的测试数据流来调节输入功率。

恒功率功能大部分电子负载都采用恒流电路来实现，原理是MCU采样到输入电压后根据设定的功率值来计算输出电流。当然也可以通过硬件方法来实现，上图就是通过硬件实现恒功率的方块图。

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