电子负载基本工作模式原理

1.恒流模式(CC)

下图是电子负载与被测电源的连接图和外特性曲线。在当前模式下，无论输入电压是否变化，直流电子负载都消耗恒定的电流不变。在直流稳压电源的检测中恒流操作模式是最为常用的模式，可用于电压源性能测试和蓄电池的放电测试等。

如下图所示，VREF表示给定电压值，Q1是功率MOS管，R1是标准取样电阻，Vtest为待测电压源。其工作原理可简述为：刚开始VREF加正电压时，运算放大器输出电压增大，Q1导通量也随之增加，使得Q1流过的电流增大，从而R1上的取样电压增大，使得放大器同相端和反相端差值减小，所以运放的输出电压降低，Q1导通量减小，直至R1的端电压与VREF相等，此时流过Q1的电流为：

若VREF=1V，R1=1Ω，可得流过MOS管的电流恒为1A。

2.恒压模式(CV)

下图为电子负载与被测电源连接图和外特性图。在此模式下，负载单元根据所设置的电压值控制MOS管的栅极电压，无论电流多大，都将从电源吸收足够的电流以控制MOS管的电压保持不变。这种模式也是电子负载的基本模式，通常用于电流源性能测试和测试电池充电器等。

其工作原理：起初D/A给定一个电压，运算放大器输出高电平，使Q2导通，流过Q2的电流不断增加，从而Vtest增加，又因为运放的反相端是R2与R3对Vtest的分压，所以反相端电压升高，运放的输出电压降低，使得Q2的导通量减小。当运算放大器的同相端与反相端电压值相等时，电路达到动态平衡，此时Vtest与D/A输出电压有关。若将D/A输出电压记为Vin，可以得出：

若取R2=9kΩ，R3=1kΩ，D/A输出电压Vin=1V，代入上式，可以得出Vtest=10V。

3.恒阻模式(CR)

在CR模式下，直流电子负载被等效为一个恒定的电阻，CR模式主要用于电源的激活、启动和限流特性测试。

在此模式下，负载单元从电源吸收的电流I与测试电压Vtest成比例关系。恒阻模式的电路图如下图，其中R5为滑动变阻器，假设Vtest为正电压，R5的滑动端处于1%的位置，则电流I的流向与图示方向相同，电阻R1的端电压为0.1I，再依据运算放大器的虚短、虚断，可知运放的同相端电压也为0.1I，则：

即：

若此时调节R5滑动端到x%，运放的反相电压仍然为0.1I，由：

得：

负载等效电阻与R5的滑动端有关，可以等效为一个功率可调的电阻。

4.动态负载模式

在此模式下，直流电子负载的输入端口所吸收直流电能按所设定或选择的变化规律及特征参数随时间进行变换，其负载变化规律及特征参数可以设定或选择。通常利用动态负载模式测量电源动态性能指标。以典型的梯形波负载波形为例，其动态负载模式特性如下图所示。在此模式时，用六个特征参数来描述动态负载的电流波形，分别是高值负载、低值负载；负载电流上升时间、负载电流下降时间；高值负载时间、低值负载时间。负载波形周期为t1、t2、t3、t4之和。动态负载模式用于测试电源的整体回路反应，即瞬时响应和恢复时间测试，实际上大部分负载是动态复载。

审核编辑：汤梓红