一、大功率直流電子負載介紹:
大功率直流電子負載,每個型號都有L/M/H三個擋位,可以提供精準的電壓,電流量測功能。全系都搭配了使用者自定波形(UDW)和外部訊號控制功能,可供客戶仿真特殊的電流波形。大功率直流電子負載,可用于測試服務器電源,A/D電源模塊,功率電子組件,電池和直流充電樁等。
二、負載介紹
在使用負載測試待測物時,當負載測試動態大電流(I>1000A),高爬升速率(ISR>10A/uS)時,在卸載瞬間電壓超過設備耐壓規格,容易造成設備損壞。
通過設定測試條件V=10V,CC=250A,ISR=10A/uS并抓取負載端電壓電流波形(綠色是電壓,黃色是電流),發現負載停止拉載瞬間,會有一個異常高壓(54.7Vdc)。 那電源輸出的電壓V=10V,負載端為什么會產生異常高壓呢?
我們都知道在電路中,電場和磁場是相互依存的。根據法拉第電磁感應定律在閉合電路中變化的電場必然產生磁場,變化的磁場也必然產生電場,電流越大,變化速率越快,產生的感應電動勢越大。感應電壓(?V)?與回路中感量(?L)?,電流變化率(?di/dt)?之間的關系可以通過公式表達:V=L*di/dt。在我們負載拉載測試回路中,負載等效為一個電阻R、測試回路中的感量等效為一個電感L,那等效電路如下圖:
當負載Load On,流過負載R的電流瞬間增加,L產生的感應電流方向與R拉載電流反向,回路中感應電壓方向與電源E給負載R的電壓反向,等效電路和負載R端的實際拉載波形如下圖(圖1)。當負載Load Off,流過負載R的電流瞬間減小,L產生的感應電流方向與R拉載電流同向,回路中感應電壓方向與電源E給負載R電壓同向, 等效電路和負載R端的實際拉載波形如下圖(圖2)。
當拉載ISR繼續增大,負載Load On瞬間產生的反向感應電壓,會對沖降低原測試回路的電壓,有可能會引起實際ISR無法能達到設定值。
當拉載ISR繼續增大,負載Load Off瞬間的同向感應電壓,疊加原測試回路的工作電壓后,總的電壓有可能會超過負載元器件規格,就會導致負載異常。
三、大功率直流電子負載拉載測試方案
根據上面的理論分析,如果要避免因線路中感應電壓過高,造成設備損壞問題,現提供兩個解決方案:
1、在拉載測試過程中,通過減小ISR可以降低感應電壓。
2、通過縮短測試回路線長和更換線材,以及絞線和合理的布線,從而降低回路的感量L。
3、通過在負載端外接TVS吸收降低感應電壓。
瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS。當TVS的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以極快的速度,吸收高達數千瓦的浪涌功率,有效地保護電路中的元器件,免受浪涌脈沖的損壞。對于TVS規格的選擇,需要考慮電壓,電流,功率,時間都滿足測試需求。
具體舉例來說產品輸出電壓V=10V,63220A-150-2000負載MAX工作電壓V=150V,MAX拉載電流I=2000A,ISR=10A/uS,測試回路的感量L=10uH
4、我們還要考慮時間TVS中的T(Transient)。
四、總結
負載在實際使用過程中,當拉載電流較大,電流爬升速率過高時候。由于測試回路感量L的存在,必然會產生一個感應電動勢。建議使用示波器監測回路中電壓值,當感應 電動勢的電壓和功率過大時候,可能會超過設備耐壓規格,引起設備損壞。
我們可以通過降低電流爬升速率ISR,降低測試回路線感(縮短線長,更換編織線,絞線以及合理布線)和外接TVS板,這三個途徑標本兼治可盡量避免負載損壞,滿足客戶的測試需求。