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專家講解:電源測試中的恒流和恒阻負載

發布時間:2015-03-02 來源:老赤腳醫生 責任編輯:sherryyu

【導讀】在先進的電子負載中,通常都具備恒壓、恒流和恒阻工作模式。在測量電源產品的過程中,不同的工作模式都會直接影響被測電源的特性。選用正確的負載工作模式,可以幫我們實現相對精確和完整的測試。
 
在電源產品的測試中, 電子負載是必不可少的設備。 多數的電源產品為恒壓類產品, 例如電池、電源適配器等。 對這些產品的測試, 為了測試這些產品在實際使用是的工作參數, 需要利用電子負載的恒流(CC)或是恒阻(CR)工作模式。 也就是說, 在測試過程中通過改變被測電源的工作電流, 來驗證電源輸出工作電壓的穩定性、效率、瞬態特性及其它特性。 
 
為了提高測試精度, 就必須考慮電子負載的這兩種工作模式對被測電源產品的影響。 有觀點認為測試電壓源時,恒流和恒阻負載可以互換。該觀點在一定程度上正確,但有些條件下可能會有問題,因為這兩種負載的工作模式對被測電源的性能存在明顯不同的影響。
 
首先,我們探討靜態時的工作性能。 我們以此為例, 分別對一個零輸出電阻的理想電壓源,例如穩壓電源, 以及電池這樣的非理想電壓源進行測試。在電池中, 由于存在內阻, 因此通常被視為非理性的電壓源。 在圖1所示中, 兩個電源擁有相同的開路電壓。電源輸出特征上方是兩條負載線:恒流負載線和恒阻負載線。如圖所示,理想電壓源的電壓曲線(Ideal Voltage Source), 當負載的牽引電流發生變化時,或是外接電阻發生變化時, 電壓輸出將保持穩定。 但是, 對于電池這樣的非理想電壓源, 由于內阻的存在, 隨著牽引電流的增大, 或者外部電阻的下降,內阻消耗的電壓上升,導致輸出電壓(端電壓) 的下降。 如圖中的Non-Ideal Voltage Source 曲線。
理想/非理想電壓源的恒流和恒阻負載特性
圖 1:理想/非理想電壓源的恒流和恒阻負載特性
 
恒流負載經常用于電源產品的靜態測試,使被測電源在指定電流輸出時,精確測量到的工作電源電壓。 恒流負載此時模塊的被測電源的工作環境,而設置的時候, 也無需考慮被測電源輸出電壓高低,或者是否符合標準。電池等非理想電壓源較為復雜,通常需要測量指定恒流和恒阻負載條件下的技術指標,以表征在實際應用環境中的負載特征。 鑒于電池輸出電壓(端電壓)與負載相關,在實際的測試過程中, 需要分別表征它在恒流或恒阻工作模式下的工作特性。  
 
現在,我們討論動態性能。恒流負載對電源啟動、瞬態性能和穩定性的影響高于恒阻負載。在電源啟動時,起初始輸出電壓為零,而恒阻負載啟動時的電流需求為零。 但是,恒流負載則需要全電流, 它可能導致有些電源無法正常啟動。由于電流需求取決于電壓,恒阻負載具有阻尼效果,電流需求可以隨瞬態電壓的升高或降低而增加或減少,因此對被測電源瞬態響應和穩定性的影響較小。恒流負載則不具有類似效果,它會降低電源的瞬態響應和穩定性。在實際工作中,使用恒流或恒阻負載取決于被測電源技術指標規定的測試條件。
 
對于電池這樣的非理想電源,其性能也會受到動態因素影響, 這主意由于電池本身的內阻和復雜的放電特性決定的,這也是我們常說的電池輸出響應模型。 這個電池模型, 決定了電池的輸出端電壓會隨著電流變化而變化。
 
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