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专家讲解:电源测试中的恒流和恒阻负载

发布时间:2015-03-02 来源:老赤脚医生 责任编辑:sherryyu

【导读】在先进的电子负载中,通常都具备恒压、恒流和恒阻工作模式。在测量电源产品的过程中,不同的工作模式都会直接影响被测电源的特性。选用正确的负载工作模式,可以帮我们实现相对精确和完整的测试。
 
在电源产品的测试中, 电子负载是必不可少的设备。 多数的电源产品为恒压类产品, 例如电池、电源适配器等。 对这些产品的测试, 为了测试这些产品在实际使用是的工作参数, 需要利用电子负载的恒流(CC)或是恒阻(CR)工作模式。 也就是说, 在测试过程中通过改变被测电源的工作电流, 来验证电源输出工作电压的稳定性、效率、瞬态特性及其它特性。 
 
为了提高测试精度, 就必须考虑电子负载的这两种工作模式对被测电源产品的影响。 有观点认为测试电压源时,恒流和恒阻负载可以互换。该观点在一定程度上正确,但有些条件下可能会有问题,因为这两种负载的工作模式对被测电源的性能存在明显不同的影响。
 
首先,我们探讨静态时的工作性能。 我们以此为例, 分别对一个零输出电阻的理想电压源,例如稳压电源, 以及电池这样的非理想电压源进行测试。在电池中, 由于存在内阻, 因此通常被视为非理性的电压源。 在图1所示中, 两个电源拥有相同的开路电压。电源输出特征上方是两条负载线:恒流负载线和恒阻负载线。如图所示,理想电压源的电压曲线(Ideal Voltage Source), 当负载的牵引电流发生变化时,或是外接电阻发生变化时, 电压输出将保持稳定。 但是, 对于电池这样的非理想电压源, 由于内阻的存在, 随着牵引电流的增大, 或者外部电阻的下降,内阻消耗的电压上升,导致输出电压(端电压) 的下降。 如图中的Non-Ideal Voltage Source 曲线。
理想/非理想电压源的恒流和恒阻负载特性
图 1:理想/非理想电压源的恒流和恒阻负载特性
 
恒流负载经常用于电源产品的静态测试,使被测电源在指定电流输出时,精确测量到的工作电源电压。 恒流负载此时模块的被测电源的工作环境,而设置的时候, 也无需考虑被测电源输出电压高低,或者是否符合标准。电池等非理想电压源较为复杂,通常需要测量指定恒流和恒阻负载条件下的技术指标,以表征在实际应用环境中的负载特征。 鉴于电池输出电压(端电压)与负载相关,在实际的测试过程中, 需要分别表征它在恒流或恒阻工作模式下的工作特性。  
 
现在,我们讨论动态性能。恒流负载对电源启动、瞬态性能和稳定性的影响高于恒阻负载。在电源启动时,起初始输出电压为零,而恒阻负载启动时的电流需求为零。 但是,恒流负载则需要全电流, 它可能导致有些电源无法正常启动。由于电流需求取决于电压,恒阻负载具有阻尼效果,电流需求可以随瞬态电压的升高或降低而增加或减少,因此对被测电源瞬态响应和稳定性的影响较小。恒流负载则不具有类似效果,它会降低电源的瞬态响应和稳定性。在实际工作中,使用恒流或恒阻负载取决于被测电源技术指标规定的测试条件。
 
对于电池这样的非理想电源,其性能也会受到动态因素影响, 这主意由于电池本身的内阻和复杂的放电特性决定的,这也是我们常说的电池输出响应模型。 这个电池模型, 决定了电池的输出端电压会随着电流变化而变化。
 
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