什么是電子負載？電子負載的基本工作模式

1、簡介

電子負載在硬件測試中是使用頻率比較高的設備之一，是一種從電源吸收電流并消耗功率的測試儀器，基本都是通過控制內部功率器件（Mosfet）導通量,依靠功率管的耗散功率消耗電能。很多初入硬件或者硬件測試的小伙伴分不清楚電源和負載的區別，簡單的說：

電源：提供功率的設備，輸出電流以供DUT正常工作

負載：消耗功率的設備，吸收DUT的輸出電流，將電流轉換為熱能耗散掉。

2、電子負載的分類

電子負載按照帶載類型主要分為三種：直流電子負載、交流電子負載、交直流電子負載。

顧名思義直流（DC）電子負載就是用在直流輸出產品帶載，交流電子負載就是用在交流輸出產品的帶載。

3、電子負載的基本工作模式

常見的電子負載主要有以下幾種工作模式：CC、CV、CR、CP、CZ、short、DYNA、OCP、LED等工作模式，下面主要介紹一下這個模式的使用場景和特點

CC（恒流）工作模式

CC模式是電子負載使用最多的模式，將電子負載設置為恒流工作模式時，無論外部電壓怎么變化，負載的電流值保持恒定。要注意的是，該模式的電壓是不可以編程的。但是，如果DUT施加的電壓高于規定電流范圍內允許的電壓，就會啟動電子負載的過壓保護機制，跳閘并關閉輸入。

常見的電子負載在CC模式下的電流檔位都分為兩檔，低電流檔位（CCL）和高電流檔位(CCH)，此目的是為了提高帶載精度，因此在使用電子負載的CC模式時要正確的選擇電流檔位。

上圖是一個常用的恒流電路，通過此電路很容易獲得精準的電流值。R3為取樣電阻，VREF是給定信號。當給定一個信號VREF時，如R3上的電壓小于VREF，也就是VOP07的-IN小于+IN，OP07加大輸出，增大MOS導通程度，從而加大通過R3的電流。

如果R3上的電壓大于VREF，-IN大于+IN，OP07減小輸出，MOS導通程度減小，也就減少了通過R3的電流。這樣電路始終維持在恒定的電流上，實現恒流工作。

CV(恒壓)工作模式

電子負載處于恒壓工作模式時，電子負載試圖消耗足夠的電流來控制電源電壓到程序設定的值。電子負載的電壓帶載電壓是恒定的，而吸收的電流是不斷變化的。

上圖為恒壓電子負載電路。MOS管上的電壓經R2和R3分壓后送入運放+IN與給定值進行計較。A點電壓的變化會引起R2上的電壓變化通過LM358影響Q1的導通程度，從而牽制A點電壓的變化，使A點保持恒壓。

CR（恒阻）工作模式

當電子負載處于恒阻工作模式時，電子負載所消耗的電流與電壓成正比，即保持阻值恒定。

上圖A和B兩點的電壓通過R4加在LM358的+IN腳，也就控制了R1上的電壓，從而控制R1中的電流。這樣，AB兩點的電壓比上電路中的電流，也就是AB兩點的等效電阻。當AB兩點電壓變化時，R1上的電壓也隨之變化，從而通過R1的電流也相應的變化，保證了電路的恒阻特性。

CP（恒功率）工作模式

當電子負載處于恒功率工作模式時，負載模塊根據程序設定的恒功率值調整被測設備的功耗。恒功率功能大部分電子負載都采用恒流電路來實現，原理是MCU采樣到輸入電壓后根據設定的功率值來計算輸出電流，通過電流的變化來達到恒功率的模式。

CZ（恒阻抗）工作模式

定阻抗模式不同于CC、CP這種的帶載方式。定阻抗是為了模擬實際的感抗、阻抗、容抗和負載來進行拉載，因此拉載更能趨近真實情況。CZ模式下可設定等效串聯電阻Rs、等效串聯電感Ls、等效并聯電容CL以及等效負載電阻RL，設定完參數后負載會按照編程的阻抗，進行拉載電流。

DYNA（動態負載）模式

電子負載的DYNA功能操作能夠根據設定規則使電子負載在兩種設定參數間切換，此功能可以用來測試電源的動態特性。但是首先要確保電子負載具備動態負載測試（DYNA）功能，其次關注電子負載的電流斜率指標，保證電子負載的電流上升速率滿足測試要求。

主要的設置參數包括：

①帶載電流高值（I_H）

②帶載電流低值（I_L）

③高值脈寬時間（T_H）

④低值脈寬時間（T_L）

⑤上升斜率（Rise）

⑥下降斜率(False)

⑦循環周期(Rt)

在DYNA模式中，電子負載的電流斜率是我們最關心的指標，足夠快的電流斜率更能模擬出DUT實際應用場景下的最惡劣情況，當然并不是越快越好，太快的電流斜率會產生電流過沖，也就是電子負載的電流環控制不夠好，“快”與“穩”始終是一對冤家，又快又穩才是我們想要的。選擇電流斜率更高的電子負載性價比更高，對于我們產品測試的適用性更廣泛。

Short(短路)模式

短路測試從字面意思就很容易理解，就是為了模擬短路測試。一般使用電子負載的短路模式需要注意兩點：

①電子負載的短路是不是真的物理短路，能否真的能夠將DUT真正的短路

②電子負載功率比較小，而產品的短路瞬間功率比較大的時候，這個時候可能不能將DUT完全短路，所以也要注意電子負載的功率問題。

OCP（過流）模式

OCP模式也是為了測試DUT的輸出電流保護值，在電子負載的的OCP菜單欄正確配置參數后，運行后電子負載會自動測量出OCP的值。

一般OCP模式需要配置以下幾個參數：

①OCP_start:?OCP的起始電流值

②OCP_end:ocp的終止電流值

③OCP_step:這個step在不同的電子負載中表達的意思不同，有的為步進電流值，有的為步進次數。假設ocp_start=1A,ocp_end=3A,如果OCP_step=0.1A，那么表示電流每次增加0.1A。如果ocp=10,那么電流每次增加（3-1）/10=0.2A。

④OCP_delay:表示每設定一次電流后的等待時間，這個時間主要是為了讓DUT的輸出穩定后再讀取

⑤OCP_TRG_V: OCP的觸發電壓，每次增加電流后，電子負載都會讀取一次輸出電壓和觸發電壓進行比較，當輸出電壓小于觸發電壓后，電子負載認定DUT已經OC，并記錄此時的帶載值。