一、大功率直流電子負(fù)載介紹:
大功率直流電子負(fù)載,每個(gè)型號(hào)都有L/M/H三個(gè)擋位,可以提供精準(zhǔn)的電壓,電流量測(cè)功能。全系都搭配了使用者自定波形(UDW)和外部訊號(hào)控制功能,可供客戶仿真特殊的電流波形。大功率直流電子負(fù)載,可用于測(cè)試服務(wù)器電源,A/D電源模塊,功率電子組件,電池和直流充電樁等。
二、負(fù)載介紹
在使用負(fù)載測(cè)試待測(cè)物時(shí),當(dāng)負(fù)載測(cè)試動(dòng)態(tài)大電流(I>1000A),高爬升速率(ISR>10A/uS)時(shí),在卸載瞬間電壓超過(guò)設(shè)備耐壓規(guī)格,容易造成設(shè)備損壞。
通過(guò)設(shè)定測(cè)試條件V=10V,CC=250A,ISR=10A/uS并抓取負(fù)載端電壓電流波形(綠色是電壓,黃色是電流),發(fā)現(xiàn)負(fù)載停止拉載瞬間,會(huì)有一個(gè)異常高壓(54.7Vdc)。 那電源輸出的電壓V=10V,負(fù)載端為什么會(huì)產(chǎn)生異常高壓呢?
我們都知道在電路中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)是相互依存的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律在閉合電路中變化的電場(chǎng)必然產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)也必然產(chǎn)生電場(chǎng),電流越大,變化速率越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。感應(yīng)電壓(?V)?與回路中感量(?L)?,電流變化率(?di/dt)?之間的關(guān)系可以通過(guò)公式表達(dá):V=L*di/dt。在我們負(fù)載拉載測(cè)試回路中,負(fù)載等效為一個(gè)電阻R、測(cè)試回路中的感量等效為一個(gè)電感L,那等效電路如下圖:
當(dāng)負(fù)載Load On,流過(guò)負(fù)載R的電流瞬間增加,L產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與R拉載電流反向,回路中感應(yīng)電壓方向與電源E給負(fù)載R的電壓反向,等效電路和負(fù)載R端的實(shí)際拉載波形如下圖(圖1)。當(dāng)負(fù)載Load Off,流過(guò)負(fù)載R的電流瞬間減小,L產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與R拉載電流同向,回路中感應(yīng)電壓方向與電源E給負(fù)載R電壓同向, 等效電路和負(fù)載R端的實(shí)際拉載波形如下圖(圖2)。
當(dāng)拉載ISR繼續(xù)增大,負(fù)載Load On瞬間產(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓,會(huì)對(duì)沖降低原測(cè)試回路的電壓,有可能會(huì)引起實(shí)際ISR無(wú)法能達(dá)到設(shè)定值。
當(dāng)拉載ISR繼續(xù)增大,負(fù)載Load Off瞬間的同向感應(yīng)電壓,疊加原測(cè)試回路的工作電壓后,總的電壓有可能會(huì)超過(guò)負(fù)載元器件規(guī)格,就會(huì)導(dǎo)致負(fù)載異常。
三、高爬升速率電子負(fù)載拉載測(cè)試方案
根據(jù)上面的理論分析,如果要避免因線路中感應(yīng)電壓過(guò)高,造成設(shè)備損壞問(wèn)題,現(xiàn)提供兩個(gè)解決方案:
1、在拉載測(cè)試過(guò)程中,通過(guò)減小ISR可以降低感應(yīng)電壓。
2、通過(guò)縮短測(cè)試回路線長(zhǎng)和更換線材,以及絞線和合理的布線,從而降低回路的感量L。
3、通過(guò)在負(fù)載端外接TVS吸收降低感應(yīng)電壓。
瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡(jiǎn)稱TVS。當(dāng)TVS的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí),它能以極快的速度,吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率,有效地保護(hù)電路中的元器件,免受浪涌脈沖的損壞。對(duì)于TVS規(guī)格的選擇,需要考慮電壓,電流,功率,時(shí)間都滿足測(cè)試需求。
具體舉例來(lái)說(shuō)產(chǎn)品輸出電壓V=10V,63220A-150-2000負(fù)載MAX工作電壓V=150V,MAX拉載電流I=2000A,ISR=10A/uS,測(cè)試回路的感量L=10uH
4、我們還要考慮時(shí)間TVS中的T(Transient)。
四、總結(jié)
負(fù)載在實(shí)際使用過(guò)程中,當(dāng)拉載電流較大,電流爬升速率過(guò)高時(shí)候。由于測(cè)試回路感量L的存在,必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。建議使用示波器監(jiān)測(cè)回路中電壓值,當(dāng)感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)的電壓和功率過(guò)大時(shí)候,可能會(huì)超過(guò)設(shè)備耐壓規(guī)格,引起設(shè)備損壞。
我們可以通過(guò)降低電流爬升速率ISR,降低測(cè)試回路線感(縮短線長(zhǎng),更換編織線,絞線以及合理布線)和外接TVS板,這三個(gè)途徑標(biāo)本兼治可盡量避免負(fù)載損壞,滿足客戶的測(cè)試需求。