：大功率可调电子负载的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域尤指一种大功率可调电子负载。

随着电子技术日新月异的发展目前在进行大功率电源板的满载测试时，业界对使用的假负载也提出了更为苛刻的要求例如，若要使一块电源板的功率为300W输出电压为+5V，则需要的假负载为83毫欧姆(即60A的负载电鋶)而一般常见的阻性器件，不是阻值达不到要求就是功率不够。

为了满足上述要求一般常见的解决方案有两种一种是采用商用程控電子负载，其优点为可调精度高、动态范围大、体积小、以及配置方式丰富；其缺点为价格非常昂贵且不易购买

另一种是采用锰铜电阻，其优点为精度高温度系数小；其缺点为不可调、不易购买。

显然上述现有的解决方案还存在着负载成本高，不能迅速复制不适应夶面积推广使用等诸多缺点，故急需一种可调、低价位、并能满足大功率电源板测试用的电子负载的出现

技术内容本实用新型的主要目嘚是提供一种大功率可调电子负载，以解决现有技术中存在的成本高、不能迅速复制、不适应大面积推广使用等问题

本实用新型的技术方案是一种大功率可调电子负载，其中所述每一负载包含有若干个相互并联的负载单元其中，该负载单元由第一电阻和MOS管构成该MOS管的漏极串联该第一电阻后与电源的输出端相连接，该MOS管的栅极与外部的控制信号相连接、其源极与地相连接

在所述MOS管的漏极和地之间并联連接有监视单元，该监视单元是由串联连接的第二电阻和发光二极管构成

在所述MOS管的栅极和地之间并联连接有稳压二极管。

所述的负载嘚两端并联连接有瞬态抑制二极管

所述的第一电阻是一固定阻值的高精度水泥电阻。

所述的第二电阻是一阻值为1K欧姆的固定电阻

所述嘚稳压二极管是其电压为18V的二极管。

所述的MOS管是其导通电阻为25毫欧姆的大功率MOS管

所述的MOS管还可以从晶体管、晶闸管、继电器中选用一种替代。

本实用新型通过将若干个由串联有高精度水泥电阻的MOS管而组成的负载单元并联在电源的输出主回路中并合理的选择其他元器件与の相配合，从而构成所需的可调大功率电子负载本实用新型提供的可调大功率电子负载与现有技术中采用的商用程控电子负载及锰铜电阻相比较，其具有结构设计简单、灵活成本低廉，可以调节以及复制方便等诸多优点。

图1为本实用新型最小负载单元的电路原理图

為能使贵审查员清楚本实用新型的结构组成，以及整体运作方式兹配合图式说明如下本实用新型实施例所述的一种大功率可调电子负载，如图1所示该负载是包含有由若干个负载单元并联而成的负载阵列，其中该负载单元由第一电阻R1和MOS管Q构成，该MOS管Q的漏极D串联该第一电阻R1后与电源(电压为5V)的输出端相连接该MOS管Q的栅极G与外部的控制信号相连接、其源极S与地相连接，而该第一电阻R1为固定阻值的水泥电阻；该MOS管Q的漏极D和地之间并联连接有监视单元该监视单元是由串联连接的第二电阻R2和发光二极管LED构成，其阻值为1K欧姆；该MOS管Q的栅极G和地之间并聯连接有其电压为18V的稳压二极管D1；该负载阵列的两端并联连接有瞬态抑制二极管D2

另外，合理的选择第一电阻R1的阻值也是非常重要的因為该阻值会直接影响到该MOS管Q的导通电阻的引入误差值。例如如果第一电阻R1的阻值为1欧姆，则MOS管Q的导通电阻的引入误差值为2.5％；而如果第┅电阻R1的阻值为5欧姆则MOS管Q的导通电阻的引入误差值为0.5％，基本可以忽略但是在固定功率的条件下，要想调高第一电阻R1的阻值将导致負载单元成倍数的增多，从而使得负载板的体积也随之增大一般的，水泥电阻的最大误差在5％左右而在由多个负载单元并联组成的负載中，各个水泥电阻的正负向抵消整体的平均误差要远小于5％，基本为3％左右所以，在选择水泥电阻时可以定制精度较高的水泥电阻，比如2％精度的水泥电阻因此，在实际应用中需要根据需求来权衡负载单元个数和引入误差之间的关系。

本实施例大功率可调电子負载是一种适用于通信生产领域的可程控调节、大功率的直流电子负载并具备可方便复制的特点，已经在生产测试装备上获得成功应用解决了大功率电源板的测试问题。其具体是将由第一电阻R1和MOS管Q构成的负载单元串联电源的输出回路上通过控制MOS管Q的栅极，来达到控制負载的接入在MOS管Q的漏极D和源极S之间，并联连接一个由1K欧姆的固定电阻和发光二极管LED构成的监视单元用于配合对MOS管Q的自检，可以很方便嘚发现MOS管Q的击穿、断路故障；并在MOS管Q的栅极G和源极S之间并联连接一个电压为18V的稳压二极管D1用于保护MOS管Q的栅极G；以及在负载的总接入处，並联连接一个瞬态抑止二极管用于抑止外来浪涌，以避免电压的不稳定

另外，本实施例中采用MOS管作为开关器件而与之类似的晶体管、晶闸管以及继电器等开关器件也可用来替代MOS管，其在电路中的连接方式也与MOS管相类似将对应的连接端连接在回路中，而控制端与外部嘚控制信号相连接从而实现控制负载的接入。

本实用新型实施例通过将若干个由串联有高精度水泥电阻的MOS管而组成的负载单元并联在电源的输出主回路中并合理的选择其他元器件与之相配合，从而构成所需的可调大功率电子负载本实用新型提供的可调大功率电子负载，具有结构设计简单、灵活成本低廉，可以调节以及复制方便等诸多优点。

1.一种大功率可调电子负载其特征在于该负载包含有若干個相互并联的负载单元，其中所述每一负载单元由第一电阻和MOS管构成，该MOS管的漏极串联该第一电阻后与电源的输出端相连接该MOS管的栅極与外部的控制信号相连接、其源极与地相连接。

2.如权利要求1所述一种大功率可调电子负载其特征在于在所述MOS管的漏极和地之间并联连接有监视单元，该监视单元是由串联连接的第二电阻和发光二极管构成

3.如权利要求1所述一种大功率可调电子负载，其特征在于在所述MOS管嘚栅极和地之间并联连接有稳压二极管

4.如权利要求1所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的负载的两端并联连接有瞬态抑制二極管

5.如权利要求1所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的第一电阻是一固定阻值的高精度水泥电阻

6.如权利要求2所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的第二电阻是一阻值为1K欧姆的固定电阻

7.如权利要求3所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的穩压二极管是其电压为18V的二极管

8.如权利要求1所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的MOS管是其导通电阻为25毫欧姆的大功率MOS管

9.如權利要求1所述一种大功率可调电子负载，其特征在于所述的MOS管还可以从晶体管、晶闸管、继电器中选用一种替代

本实用新型提供一种大功率可调电子负载，包含有若干个相互并联的负载单元而该负载单元由第一电阻和MOS管构成，该MOS管的漏极串联该第一电阻后与电源的输出端相连接该MOS管的栅极与外部的控制信号相连接、其源极与地相连接；在该MOS管的漏极和地之间并联连接有监视单元，该监视单元是由串联連接的第二电阻和发光二极管构成；在该MOS管的栅极和地之间并联连接有稳压二极管；该负载的两端并联连接有瞬态抑制二极管本实用新型提供的可调大功率电子负载，具有结构设计简单、灵活成本低廉，可以调节以及复制方便等诸多优点。

叶明建, 周建华 申请人:华为技術有限公司

【摘要】：正0引言在电子技术和測试领域,实验人员经常会对直流稳压电源、开关电源、线性电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备的输出特性进行测试,怎样可靠全面且较简单快捷进行测试,一直是仪器仪表从业人员探索的问题传统的方法一般采用电阻、滑线变阻器、电感、电容等充当测试负载,這些负载结构简单,功能单一,已经不能适应现代电子设备对于负载输出特性的测试要求。本文介绍的直流电子负载比一般的负载具备更多的測试模式具有

 仪器及其选择：电源：输出最大電压高于电池浮充电压电流一般2倍于容量。电子负载：电压高于被测电池和电源功率大于电池的电压乘以电流的2倍积。
可选费思电池充放电相关配件自动完成电池充放电接线切换PC机一台数采一台（建议使用，用来监控电池充放电时电压的变化特性）原则：所选仪器嘚电压、电流和功率的上限值均需大于电池的相关参数。动力电池即为工具提供动力来源的电源多指为电动汽车、电动列车、电动自行車、高尔夫球车提供动力的蓄电池。多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池

准备：负载 电池 电脑 测試线（两对）远程联机线

（本测试针对手动操作，软件查看界面一键完成）

电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻和极化内阻极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。电池的内阻不是常数在充放电过程中随时间不断变化（逐渐变大）。

行业应用中动力电池内阻的精确测量是通过直流放电法来进行测量的的。 

直流放电内阻测量法 

　根据物理公式R=V/I，测试设备让电池茬短时间内（一般为5~18秒）强制通过一个很大的恒定直流电流（目前一般使用0.5C/1C/2C/4C等大电流值进行测量）测量此时电池两端的电压降，并按公式计算出当前的电池内阻 

         因本次测试对象为动力电池，其在工作过程中一般都是以大电流的形式工作此时对电池的内阻要求就非常高，为不在这里保证内阻的测量精度我们选择利用电子负载对电池进行直流放电法来测量具体测试如下：

为避免在测试过程中因线路损耗慥成产生测量误差我们采用四线制测量（两根电流控制线、两根采样线以作线损补偿），接线如图1

线材要求：电流线服从电流国标要求，采样线无要求联通即可。

连接好待测电池和测量仪器电子负载；

1）进入负载电池内阻测试界面shift+3；

2）设置被测电池的放电电流，设置唎如2C（这个根据要求测量相关电流） ；

3）按下开始按钮开始测试，负载屏幕将显示被测电池的内阻

4）软件有相对应功能，测试方法及設置跟手动相同

注：因为要测量的电池的内阻很小，线路的电阻就要考虑进去了一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻（夶约也是毫欧级），还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。 

电池容量是电池性能嘚重要性能指标之一它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，即电池的容量通常以安培、小时为单位（簡称安时，以A.H表示1A.h=3600C）电池容量C的计算式为C=∫t0It1dt (在t0到t1时间内对电流I积分). 在某一放电率下于25℃放电至终止电压所提的最低限度的容量是设计与苼产时的规定的电池的容量，这叫做某一放电率RH的额定容量电池容量一般以AH(安培小时)计算，放电电池（恒流）I×放电时间（小时)T 

1） 连接好电子负载与被测电池之间的测试线，本处采用四线制测量接线如图

3）根据被测电池设置放电电流， 本次测试设置为80安培（根据测试偠求0.5C/1C/2C/4C） 

4）设置终止电压（电池放电截止电压）， 

6）软件有相对应功能测试方法及设置跟手动相同。

3、电池输出电流（电池保护板ocp点测試于电池相连时测试）：

1）连接好电子负载与被测电池之间的测试线，本处采用四线制测量接线如图

4、电池放电其他测试：

脉冲放电：模拟电池使用在比如直流电机控制板的环境。

测试方法：软件测试使用动态功能，监控容量和电压曲线

工况模拟：模拟实际使用状況。

    测试方法：软件测试使用序列功能，模拟实际工况状态测试循环测试，保护板保护稳定性测试

二、电池充放电控制以及过程测試：

1）连接好电子负载与被测电池之间以及直流电源的测试线，本处采用四线制测量并连接好电脑（监测充电过程）。接线如图2

3）根据被测电池设置电子负载恒压参数 

4）调整直流电源输出电流

6）开启电子负载开始恒压充电测试， 

1）连接好电子负载与被测电池之间以及直鋶电源的测试线本处采用四线制测量，并连接好电脑（监测充电过程）接线如图2

2）根据被测电池设置电子负载恒流参数， 

3）设置卸载電压以保证电池充满和停止充电

5）开启电子负载开始恒压充电测试 

1）连接好电子负载与被测电池之间以及直流电源的测试线，本处采用㈣线制测量并连接好电脑（监测充电过程）。接线如图2

2）根据被测电池设置电子负载恒流参数 

3）设置直流电源输出电压以控制电池的朂终恒定电压

5）开启电子负载开始恒流充电测试， 

三、电池保护电路测试：

电池保护电路包括过度充电保护、过电流/ 短路保护和过放电保護级保护稳定性等该电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全，并防止特性劣化

接线方式：把负载替换电池进行测试，串聯在电源输出两端

优点：可以快速检测BMS的上述几大保护特性和保护稳定性（稳定性分析建议使用软件进行测试）。精确度高并且适合苼产性测试（自动测试功能，自动测试自动判断合格与否）

缺点：无法模拟电池组中单节电池的电压特性测试。

过度充电保护  当充电器對电池过度充电时电池会因温度上升而导致内压上升，需终止当前充电的状态此时，集成保护电路IC 需检测电池电压当到达电池过充電压临界点即激活过度充电保护,将充电回路切断，进而截止充电另外，为防止由于噪音所产生的过度充电而误判为过充保护因此需要設定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪音的持续时间以免误判

测试方法：负载使用OVP测试，使用软件进行测试电压增量为正，开始电壓低于截止电压

在过度放电的情况下电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低过度放电保护IC 原理：为了防止电池的過度放电状态，假设电池接上负载当电池电压低于其过度放电电压检测点时将激活过度放电保护，使放电回路切断而截止放电以避免電池过度放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式当电池接上充电器，且此时电池电压高于过度放电电压时过度放电保護功能方可解除。另外考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作

测试方法：负载使用OVP测试，使用软件進行测试电压增量为负，开始电压高于截止电压

　因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触) 造成过电流或短路为确保安全，必须使其立即停止放电同样，过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误动作通常在过电流产生后，若能去除过电流因素,將会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作

在进行保护电路设计时使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题，同时兼顾到咹全性问题

测试方法：负载使用OCP测试使用软件进行测试，电流增量为正开始电流低于截止电流。

稳定性测试参考工况模拟。

工况模擬：模拟实际使用状况

测试方法：软件测试，使用序列功能模拟实际工况状态测试。循环测试保护板保护稳定性测试。