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高爬升速率电子负载拉载测试方案
  • 发布日期:2024-09-04      浏览次数:20
    • 一、大功率直流电子负载介绍:

             大功率直流电子负载,每个型号都有L/M/H三个挡位,可以提供精准的电压,电流量测功能。全系都搭配了使用者自定波形(UDW)和外部讯号控制功能,可供客户仿真特殊的电流波形。大功率直流电子负载,可用于测试服务器电源,A/D电源模块,功率电子组件,电池和直流充电桩等。

      大功率直流电子负载1.jpg

      二、负载介绍

           在使用负载测试待测物时,当负载测试动态大电流(I>1000A),高爬升速率(ISR>10A/uS)时,在卸载瞬间电压超过设备耐压规格,容易造成设备损坏。


             通过设定测试条件V=10V,CC=250A,ISR=10A/uS并抓取负载端电压电流波形(绿色是电压,黄色是电流),发现负载停止拉载瞬间,会有一个异常高压(54.7Vdc)。  那电源输出的电压V=10V,负载端为什么会产生异常高压呢?

             我们都知道在电路中,电场和磁场是相互依存的。根据法拉第电磁感应定律在闭合电路中变化的电场必然产生磁场,变化的磁场也必然产生电场,电流越大,变化速率越快,产生的感应电动势越大。感应电压(‌V)‌与回路中感量(‌L)‌,电流变化率(‌di/dt)‌之间的关系可以通过公式表达:V=L*di/dt。在我们负载拉载测试回路中,负载等效为一个电阻R、测试回路中的感量等效为一个电感L,那等效电路如下图:

      电感L4.jpg

             当负载Load On,流过负载R的电流瞬间增加,L产生的感应电流方向与R拉载电流反向,回路中感应电压方向与电源E给负载R的电压反向,等效电路和负载R端的实际拉载波形如下图(图1)。当负载Load Off,流过负载R的电流瞬间减小,L产生的感应电流方向与R拉载电流同向,回路中感应电压方向与电源E给负载R电压同向, 等效电路和负载R端的实际拉载波形如下图(图2)。


               当拉载ISR继续增大,负载Load On瞬间产生的反向感应电压,会对冲降低原测试回路的电压,有可能会引起实际ISR无法能达到设定值。


      设定值7.jpg


            当拉载ISR继续增大,负载Load Off瞬间的同向感应电压,叠加原测试回路的工作电压后,总的电压有可能会超过负载元器件规格,就会导致负载异常。


      负载异常8.jpg


      三、高爬升速率电子负载拉载测试方案

            根据上面的理论分析,如果要避免因线路中感应电压过高,造成设备损坏问题,现提供两个解决方案:

      解决方案9.jpg


      1、在拉载测试过程中,通过减小ISR可以降低感应电压。

      2、通过缩短测试回路线长和更换线材,以及绞线和合理的布线,从而降低回路的感量L。

      3、通过在负载端外接TVS吸收降低感应电压。

           瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS。当TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以极快的速度,吸收高达数千瓦的浪涌功率,有效地保护电路中的元器件,免受浪涌脉冲的损坏。对于TVS规格的选择,需要考虑电压,电流,功率,时间都满足测试需求。

           具体举例来说产品输出电压V=10V,63220A-150-2000负载MAX工作电压V=150V,MAX拉载电流I=2000A,ISR=10A/uS,测试回路的感量L=10uH

      感应电压12.jpg

      感应电压13 副本.jpg


      4、我们还要考虑时间TVS中的T(Transient)。


      四、总结

            负载在实际使用过程中,当拉载电流较大,电流爬升速率过高时候。由于测试回路感量L的存在,必然会产生一个感应电动势。建议使用示波器监测回路中电压值,当感应 电动势的电压和功率过大时候,可能会超过设备耐压规格,引起设备损坏。

            我们可以通过降低电流爬升速率ISR,降低测试回路线感(缩短线长,更换编织线,绞线以及合理布线)和外接TVS板,这三个途径标本兼治可尽量避免负载损坏,满足客户的测试需求。

      满足客户的测试需求17 副本.jpg


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