Что такое электронная нагрузка?

Что такое электронная нагрузка?

Электронная нагрузка — это устройство, которое подключается к тестируемому устройству и функционирует как нагрузочный резистор.

Обычно к тестируемому устройству подключался резистор и использовался в качестве нагрузки, но резистор приходилось заменять каждый раз при изменении значения сопротивления. Преимущество электронной нагрузки заключается в том, что размер нагрузки можно устанавливать произвольно.

Используя внешний контроллер, можно переключать настройки нагрузки с высокой скоростью. Кроме того, существуют такие функции, как режим постоянного тока, в котором от тестируемого устройства подается постоянный ток, и режим постоянного напряжения, в котором выходное напряжение тестируемого устройства поддерживается на постоянном уровне, что делает его пригодным для различных измерений и испытаний.

Применение электронных нагрузок

Электронные нагрузки используются для оценки производительности и проверки продукции электронных схем, источников питания, батарей и других устройств. В частности, ниже приведены некоторые из применений электронных нагрузок:

• Управляющая способность электронных нагрузок в электронных цепях.
• Тестирование нагрузочных характеристик источников питания.
• Тестирование заряда/разряда батарей.

Кроме того, поскольку нагрузка может управляться внешним контроллером, ее можно использовать для автоматизации тестирования, например, изменяя условия нагрузки в соответствии с целью.

Функции электронной нагрузки

Электронная нагрузка имеет встроенный усилитель, состоящий из биполярного транзистора или полевого транзистора, который управляет током (током нагрузки), потребляемым ею. Характерные функции описаны ниже.

1. Метод потребления/преобразования мощности

Метод потребления и преобразования мощности зависит от типа электронной нагрузки.

Электронная нагрузка теплового преобразования
Мощность, потребляемая в электронной нагрузке, преобразуется в тепло полупроводниковыми элементами, составляющими усилитель. По-видимому, это тот же эффект, что и при протекании тока через резистор, но поскольку полупроводниковые элементы генерируют тепло, требуется механизм рассеивания тепла.

Электронная нагрузка с рекуперацией мощности
Электрическая мощность, поступающая в электронную нагрузку, преобразуется инвертором в переменный ток. Поскольку преобразованный ток возвращается в распределительную сеть электропитания, потребление энергии невелико, а рассеивание тепла относительно просто. Однако, поскольку регенерированная энергия возвращается в электросеть, она ограничена средами, в которых возможна работа с подключением к сети.

2. Режимы работы электронной нагрузки

В целом электронные нагрузки оснащены следующими четырьмя режимами, и наиболее подходящий режим выбирается в соответствии с целью испытания:

Режим постоянного тока
В этом режиме электронная нагрузка работает с заданным постоянным током, независимо от входного напряжения. Электронная нагрузка адаптирована таким образом, что ток нагрузки остается постоянным, даже когда выходное напряжение тестируемого устройства колеблется.

Режим постоянного сопротивления
В этом режиме заданное значение сопротивления удерживается постоянным, как фиксированное сопротивление. Он характеризуется поддержанием заданного значения сопротивления, за исключением переходного периода сразу после включения питания. Этот режим полезен для проведения испытаний емкости аккумуляторов, пусковых испытаний электронного оборудования и других сценариев, где ток нагрузки должен изменяться линейно с входным напряжением.

Режим постоянного напряжения
Этот режим поддерживает выходное напряжение тестируемого устройства на постоянном значении. Когда выходное напряжение тестируемого устройства колеблется, электронная нагрузка изменяет ток нагрузки для поддержания постоянного выходного напряжения. В результате выходное напряжение тестируемого устройства остается постоянным, хотя ток нагрузки колеблется.

Он часто используется для тестирования топливных элементов и зарядных устройств для аккумуляторов, среди прочего. При тестировании зарядных устройств для аккумуляторов сложное поведение напряжения аккумулятора может быть воспроизведено и протестировано с помощью электронных нагрузок.

Режим постоянной мощности

В этом режиме электронная нагрузка работает на потребление установленной мощности. Сначала измеряется напряжение тестируемого устройства, на основе этого напряжения и установленного значения мощности рассчитывается значение тока, и ток потребляется соответствующим образом.

Как выбрать электронную нагрузку

Электронные нагрузки незаменимы при разработке и производстве источников питания, таких как блоки питания и батареи, при тестировании производительности каждого устройства. Ниже приведены некоторые соображения при выборе устройства электронной нагрузки: 

1. Мощность и выдерживаемое напряжение

Если тестируемое устройство является источником питания, оно, в принципе, должно иметь мощность, которая покрывает его максимальную выходную мощность. Спецификация выдерживаемого напряжения также должна быть больше или равна напряжению, которое фактически может быть приложено к устройству.

2. Минимальное напряжение, которое может выдержать электронное нагрузочное устройство

Электронные нагрузки обычно трудно использовать в нижнем диапазоне напряжений, а минимальное напряжение, которое может выдержать электронная нагрузка, называется минимальным рабочим напряжением. Как упоминалось выше, электронные нагрузки управляют током, который протекает через усилитель, состоящий из биполярного транзистора или полевого транзистора. Поэтому, если напряжение ниже напряжения, при котором работает этот усилитель, электронная нагрузка не будет работать должным образом.

В результате ток не может быть получен при напряжении ниже определенного значения. То есть, если напряжение на обоих концах электронной нагрузки ниже минимального рабочего напряжения, она не будет работать.

3. Температура окружающей среды и время

Для электронных нагрузок следует уделять внимание характеристикам температуры окружающей среды, которая гарантирует максимальную нагрузку. В частности, необходимо учитывать, что термопреобразующие электронные нагрузки ограничены в использовании при высоких температурах, поскольку температура окружающей среды повышается из-за их собственного тепловыделения.

Кроме того, может существовать ограничение по времени, в течение которого может поддерживаться максимальная нагрузка, поэтому необходимо заранее проверять описания в каталогах и технических характеристиках.