[科普中国]-电子负载

电子负载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。它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟负载是感性阻性和容性，容性负载电流上升时间。 一般开关电源的调试检测是不可缺少的。1

规范电子负载应该有完善的保护功能。保护功能分为对内（电子负载）保护功能和对外（被测设备）保护功能。对内保护有：过压保护，过流保护，过功率保护，电压反向和过温保护。对外保护有：过流保护，过功率保护，吃载电压和低电压保护。选择电子负载应该选择是拥有真保护功能的电子负载。如果功能是由硬件实现的，保护速度会很快。如果是由软件实现，速度有滞后性，并且模组死机的话将会发生危险。

由于电子负载的特殊性能（提供强大的测试环境，以满足不同的外界需求），故在电子仪器仪表中占有很大的一片市场主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试场合。2

负载使用电子负载整合具有测试设备的众多功能，如负载瞬态恢复时间、电流极限特性分析、效率、启动时间、源效应(电源调整率)、编程响应时间、PARD(波纹和噪声)、功率因子、伏特栓锁现象、过压关闭、飘移等。

电子负载可用几种方法执行电源测试。它们一般是可编程的，但大多数电子负载需要外部DAC编程器。这一能力在测试期间能精确控制负载值，为测试装置操作者提供有价值的状态信息。电子负载通常采用FET设计，它比采用继电器和电阻器的解决方案更可靠，也更简易，还可选择工作模式：恒流(CC)、恒压(CV)和恒阻(CR)。较复杂的电子负载在一台产品中都会提供这三种模式，具有最高的测试灵活性，并且还提供测量直流电压和电流这两种电源的通用解决方案。电子负载的最后一项优点是可提供通过总线的回读，而无需使用一些测试中测量电压和电流的数字多用表。2

分类及区别分类介绍1、容性负载

容性负载：和电源相比，负载电流超前负载电压一个相位差，此时负载为容性负载（如补偿电容负载）。

电路中类似电容的负载，可以使电流超前电压降低电路功率因数。一般把负载带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特性的负载成为容性负载。充放电时，电压不能突变。其对应的功率因数为负值。对应的感性负载的功率因数为正值。在高频领域，是指负载虚部为负值的负载。

一般电源控制类产品，所给出的负载，如未加说明则是给出的是视在功率；即总容量功率；它既包括有功功率，也包括无功功率； 而一般感性负载说明中给出的往往是有功功率的大小，例如荧光灯，标注为15~40瓦的荧光灯，镇流器消耗功率约为8瓦，实际在考虑用定时器，感应开关在控制它时，则要加上这8瓦；具体不同的产品感性部分，即无功功率的大小，可以通过其给出的功率因数来计算。

2、感性负载

混联电路中容抗比感抗大,电路呈容性反之为感性。通常的用电器中并没有纯感性负载和纯容性负载。因为这两种负载不做有用功。

只有在补偿电路中才使用纯感性负载或纯容性负载。又因为绝大多数负载除阻性外，多数为感性负载，因此补偿的时候多数就用电容来补偿，所以，纯容性负载用得比纯感性负载多。如电动机，变压器等等，通常为感性负载。部分日光灯为容性负载。3

举例：纯感性负载就是一组电感。通常用来补偿电路中的容性电流。

在电路中带线圈的用电设备，其线圈部分即为纯感性负载。如电动机、变压器、电风扇、日光灯镇流器等。

纯感性负载的电流是不能突变。感性负载应用广泛。在电路中带电容的用电设备，其电容部分即为纯容性负载。如补偿电容等。

纯感性负载的电流不能突变。从理论上讲：纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。

电阻负载在作功时也会有电感、电容性负载存在。例如：导线间会存在线路间的电容，导线间和对地间存在电感，期间感性负载通常大于容性负载。电力电容在作功时也会发热，即电阻性作功。电感亦如此。元件的阻抗是频率的函数。在全频率范围内纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。3

参数及功能选择方法参数选择1、电压、电流和功率的选择

根据被测设备的输出特性来选择电子负载：电压，电流，功率和测试需求精确度。电子负载的模组在测试时只能够单独工作或者并联操作，串联对于模组来说是很危险的。所以最理想的状态是所有要求均在单模组的量程范围内，其次是通过多模组并联能够实现的选型。也就是说，所选模组的电压时一定要符合测试要求。单个模组或者满装机框时的电流和功率总和要满足测试要求。3

2、精确度和分辨率的选择

精确度和分辨率是电子负载的一个重要的参数指标。电子负载的精确度不同表示方法的意义。举例如下：

1%+2d 1%的测量值+最小显示值的2倍

1%+2%FS： 1%的测量值+1%的满量程

1%OF： 1%的（满量程+测量值）

功能选择1、基本功能

市面上的电子负载均有基本的四项功能：恒流、恒压、恒阻和恒功率（安捷伦没有恒功率）。在功能基本相同，精确度相差不大的情况下，怎么判断是否符合要求呢？CHROMA和博计的电子负载只有一套工作电路，就是恒流功能。其他功能是根据欧姆定律计算出来，虽然标称有其他功能，但是实际情况是只有恒流功能，通过调节电流来实现其他功能。这样节省了成本，却留下了其他功能工作精度低，工作的不稳定,在他们内部流传的一句话是，恒阻功能的误差没有上限。测试完成的情况，要看电源的质量，外部环境和运气了。而安捷伦电子负载的所有功能均有不同的电路实现，完全能够很好的完成所标称的所有极限指标，稳定带载。

如果只是用到恒流功能，对其他功能要求不多的情况下，可以选用合适的，符合精确度的电子负载。如果对其他功能要求能够稳定的带载，就要考虑这个问题了。3

2、动态带载

动态带载，就是电子负载做模拟的变化带载，也叫瞬态。几个重要的参数：

变化斜率：笼统的说是电子负载可以完成的变化速度，精确地说是电子负载变化时，从变化量的10%～90%的变化速率。恒流状态下的单位是A/mS，A/μS。

响应时间：电子负载可以完成变化的最小时间。单位μS。

3、电子负载的动态（瞬态）频率

一个电子负载是否做的货真价实，就要看电子负载的变化带载完成的情况了。如果是硬件实现的功能，就可以用示波器测试电流输出监视端口，查看波形是否完好。如果出现毛刺或者信噪比很大的情况下，那么此功能仅仅是由软件计算，而不是硬件实现的。

软件实现的动态带载时无法完美的执行电子负载所设定的变化。但是如果要求不高，可忽略这种现象造成的影响。

4、模拟带载（外部编程输入）

本功能是为了实现更复杂的电子负载带载变化情况而设定的功能。动态带载是模拟一个梯形波变化的带载功能，而本功能大大扩充了电子负载所能执行的变化方式。只要信号发生器能够发生的电压在10V以下的波形信号，电子负载均能模拟。拥有此功能的电子负载有，安捷伦和博计。其中博计是不建议客户使用此功能。

5、序列功能

序列功能是指把很多定态设置按时间顺序排列组合成一个测量过程。可以完成一个产品的整个质量参数的测量，本功能大大简化了繁琐的设置，减轻了测试工作量。配合存储设置和调用功能，更是大大简化了操作。序列的可设置步骤跟据品牌不同而不同。

6、附加功能选择

如果还需要电子负载的其他功能，请参看需求选择拥有对应功能的电子负载。比如

同步功能：可以同时操作多个模组的工作状态。

联机接口：GPIB,RS232,LAN,USB，选择适合的。

组装ATE测试系统：考虑接线柱连接其他设备的方便性，考虑命令的标准性等等。

过流，过功率测试（OCP,OPP）:在产品需要的时候选择此功能，适用于研发等。

总言：电子负载的种类是多种多样的，选择适合的电子负载是电源类研发或者生产中一个重要的方面。在可以接受的成本下，选择更好更方便的电子负载是提高效率，保证质量的前提。3

可靠品牌品牌排名不分先后：美国 安捷伦、台湾chroma(中茂）、台湾博计、台湾艾德克斯（ITECH）、中国费思（Faith)

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学