Электронные нагрузки серии АКИП-13хх и их использование для тестирования источников питания

Дедюхин А.А. АО «ПриСТ»

В настоящее время источники электропитания применяются в самом широком спектре оборудования. Источники питания (далее ИП) подразделяются на первичные и вторичные. Первичные источники питания  - это устройства, преобразующие тепловую, механическую или химическую энергию в электрическую. К ним относятся генераторы, электроагрегаты и электростанции с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторы, топливные элементы, элементы солнечных батарей и др. Источники вторичного электропитания - это устройства, преобразующие электрическую энергию от первичных источников в электрическую энергию, непосредственно  предназначенную для питания радиоэлектронных устройств. К источникам вторичного электропитания относятся встроенные блоки питания, лабораторные источники питания, преобразователи напряжения, источники бесперебойного питания и т.д. Разнообразие различного рода источников питания как первичных, так и вторичных вызывает широкий интерес, как у разработчиков, удовлетворяющих потребности всё более растущего рынка источников питания, так и у непосредственно пользователей, использующих их для разработки собственных устройств, для ремонта и регулировки радиоаппаратуры, в технологических процессах, в качестве зарядных устройств и т.д. У любого из выше перечисленных источников электропитания есть нормированные техническое характеристики (указанные в паспорте изделия, руководстве по эксплуатации и техническом задании), требующие или проверки при выборе того или иного источника питания для решения конкретной задачи, или периодической проверки при эксплуатации для выявления неисправностей. Особо актуальной этот вопрос стоит и при метрологическом обеспечении гигантского парка самых разнообразных по напряжению и мощности лабораторных источников питания включённых в государственный реестр средств измерения (СИ), а именно при проведении испытаний для целей утверждения типа СИ или поверке СИ. Обеспечить решение этого круга задач и призванные электронные нагрузки.

Электронные нагрузки – это особый тип СИ, предназначенный для имитации нагрузки как первичных, так и вторичных источников электропитания. Электронная нагрузка способна не только выступать в роли нагрузочного элемента, как эту роль ранее выполняли и до сих пор выполняют реостаты, но и в роли средства измерения, способного обеспечить измерения основных параметров источников питания. Электронные нагрузки постоянного тока могут эмулировать режимы постоянного тока (Constant Current или CC), постоянного сопротивления (Constant Resistance или CR), постоянного напряжения (Constant Voltage или CV), динамической нагрузки и короткого замыкания. Электронные нагрузки переменного тока могут эмулировать режимы постоянного тока (CC), постоянного сопротивления (CR), коэффициента амплитуды (Constant Factor или CF), коэффициента мощности(Power Factor или PF) и короткого замыкания.  Электронные нагрузки также могут имитировать статические и динамические режимы нагрузки, существующие в реальных условиях эксплуатации источников питания. Для того, что бы более полно представить порядок применения электронной нагрузки для тестирования параметров источников питания, необходимо обратиться к основным функциям самих источников питания.

Внешний вид электронных нагрузок АКИП приведён на рисунке 1

АКИП-1301 в шасси 3302С	АКИП-1310
Рис. 1. Внешний вид нагрузок электронных программируемых АКИП

Вне зависимости от типа ИП одни выполняют одну из двух функций. Первая или служат источником напряжения (переменного или постоянного) способного поддерживать выводное напряжение при изменении токе нагрузки. Это наиболее распространённые ИП  - генераторы, аккумуляторные батареи, химические источники тока и т.д. Вторая  - служить источником тока (опять же переменного или постоянного) способного поддерживать ток в нагрузке при изменении падения напряжения  на нагрузке. Эти ИП применяются, например, при зарядке аккумуляторных батарей, когда необходимо обеспечить неизменную величину тока заряда. Такой парк приборов как лабораторные ИП включают в себя эти две функции одновременно – они способны обеспечивать режим стабилизации напряжения и тока.

Электронные нагрузки, как уже отмечалось выше, имеют несколько режимов работы. Рассмотрим их подробнее.

1. Режим постоянного тока (CC).

В режиме постоянного тока через электронную нагрузку будет  протекать ток в соответствии с заданным значением тока на электронной нагрузке и это значение тока будет поддерживаться постоянным при изменении значения входного напряжения ИП. Схема замещения и график зависимости напряжение-ток приведены на рис. 2.

Рис. 2

Режим постоянного тока CC может быть использован для тестирования источников напряжения и определения их основных параметров – погрешности установки выходного напряжения и нестабильности выходного напряжения. Погрешность установки выходного напряжения - это разность между номинальным значением выходного напряжения (значением выходного напряжения, которое должно быть на выходе нерегулируемого ИП в соответствии с его параметрами или установленное значение выходного напряжения на выходе регулируемого ИП) и его измеренным действительным значением. Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки - это разность между выходным напряжением без нагрузки (тока) и выходным напряжением при максимальной нагрузке (токе). Электронные нагрузки имеют собственные встроенные электронные измерительные приборы – вольтметр и амперметр, что позволяет напрямую производить измерения основных параметров ИП. Обычно электронные нагрузки, например АКИП-13хх, имеют погрешность измерения напряжения не хуже 0,1% и тока не хуже 0,2%. Учитывая то, что большинство лабораторных ИП имеет погрешность установки выходного напряжения порядка 0,5%, унифицированные модули питания AC\DC  - 3…13%, аккумуляторы – около 1%, а бытовые генераторы переменного тока около 5%, то погрешности измерения напряжения электронными нагрузками вполне соответствуют решению этих задач.

При подключении нагрузки к любому ИП происходит неизбежное уменьшение выходного напряжения. На рисунке 3 приведены графики изменения тока в нагрузке и выходного напряжения. Видно, что при подключении нагрузки (точка времени T1) происходит уменьшение выходного напряжения на величину ΔVout. Величина ΔVout и есть нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки.

Рис. 3

В зависимости  от коэффициента стабилизации, для компенсационного лабораторного ИП, или внутреннего сопротивления любого другого источника напряжения, значение величина ΔVout может варьироваться в различных пределах. Для части приложений, например, при измерении маломощных аккумуляторов, погрешности собственных средств измерения электронной нагрузки вполне достаточно для решения задачи определения нестабильности выходного напряжения и выявления изделий не соответствующих установленным требованиям. Для повышения достоверности измерения в этом случае, в частотности для компенсации падения напряжения на длине проводов, соединяющих электронную нагрузку и ИП, применяется четырёхпроводная схема подключения. Пример такого подключения приведён на рисунке 4.

Рис. 4

Не все электронные нагрузки имеют возможность четырёхпроводного подключения к ИП. Многие производители в целях уменьшения стоимости электронной нагрузки эту возможность исключают.

Для ИП, обладающих хорошей стабилизацией, например лабораторных ИП, имеющих нестабильность напряжения около 0,01%, даже четырёхпроводной схемы подключения уже не достаточно. В этом случае для испытаний ИП, кроме электронной нагрузки, требуется внешний вольтметр, обладающей разрешающей способностью и погрешностью измерения, достаточной для измерений нестабильности напряжения. Схема таких измерений приведена на рисунке 5.

Рис. 5

Схема измерения на рис. 4, также позволяет определить такой параметр вторичного ИП, как нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питающей сети - это разность между выходным напряжением ИП при подключённой нагрузке при номинальном напряжении питающей сети и выходным напряжением при подключённой нагрузке и минимальном напряжении питающей сети. При этом в качестве регулируемого источника питающей сети возможно использование источника питания переменного тока APS-9301, APS-9501, APS-9102 производства компании GW Instek  http://www.prist.ru/produces/pdf/aps.pdf class=l>http://www.prist.ru/produces/pdf/aps.pdf.

Примечание: Особенностью применения электронных нагрузок для тестирования ИП является то, что режимы тестируемого ИП и электронной нагрузки обратные. То есть, если ИП работает в режиме стабилизации напряжения (CV), то подключённая к нему электронная нагрузка работает в режиме постоянного тока (CC). И наоборот если ИП работает в режиме стабилизации тока (СС), то подключённая к нему электронная нагрузка работает в режиме постоянного напряжения (CV).     

 

Важным параметром электронной нагрузки в режиме постоянного тока является минимальное напряжение на нагрузке, обеспечивающее заданную силу тока. Поскольку в последнее время очень популярными становятся низковольтные источники питания, например 3,3 В и 2,2 В, что позволяет конструировать СБИСы с низким выделением тепла (например снижение напряжение питания ИМС с 5 В до 3,3 В позволяет на 34° снизить температуру корпуса ИМС, что очень важно при конструировании таких устройств как портативные компьютеры). Современные же химические или солнечные элементы питания так же имеют напряжение 1,5 В. Поэтому, тестированию низковольтных ИП в последнее время уделяется большое внимание.  Технически явление минимального напряжения на нагрузке вызвано тем, что для формирования входного тока электронной нагрузки на её входе неизбежно должно присутствовать некоторое значение падения напряжения для работы активных элементов электронной нагрузки. Сила тока протекающего через нагрузку взаимосвязана с внутренним сопротивлением электронной нагрузки. Согласно закону Ома напряжение в этом случае равно:

, где [1]

I - это максимальный ток, обеспечиваемый электронной нагрузкой,
R - внутреннее сопротивление электронной нагрузки.

Из формулы [1] следует вывод – поскольку тестовый ток есть величина постоянная, для конкретного теста ИП, то минимальное напряжение на нагрузке зависит от внутреннего сопротивления нагрузки, и величина этого напряжения будет тем меньше, чем будет меньше значение внутреннее сопротивление электронной нагрузки. В свою очередь внутреннее сопротивление электронной нагрузки прямо пропорционально максимальному току, который может имитировать электронная нагрузка. Поэтому для выбора электронной нагрузки имеющей минимальное значение напряжения на нагрузке следует выбирать и числа тех, что способны имитировать как можно больший ток, даже при небольшой мощности.

Электронные нагрузки серии АКИП-13хх обеспечивают минимальное напряжение на нагрузке в пределах от 0,1 до 1 В, в зависимости от значения тока. Так например электронная нагрузка АКИП-1301 способна обеспечить минимальное напряжение на нагрузке 0,25 В при токе 15 А; а нагрузка АКИП-1310 обеспечивает минимальное напряжение на нагрузке 0,1 В при токе 360 А.

Поскольку любая электронная нагрузка обладает ограниченной мощностью, то её вольт-амперная характеристика определяется формулой:

, где [2]

I -  входной ток,
P - максимальная мощность электронной нагрузки,
U - входное напряжение

 На рисунке 6 представлено несколько типичных вольтамперных характеристик электронных нагрузок с разной мощностью и разными токами в нагрузке.  

Рис. 6

 

Как видно из рисунков 5, более малое напряжение на нагрузке обеспечивают нагрузки, имеющие наибольшую мощность (при равных значениях максимального входного напряжения). Нагрузки с максимальной мощностью при максимальном входном напряжении способны обеспечить наибольший ток, что вполне очевидно. Характерный «обратный ход» вольтамперной характеристики связан тем, что при значении входного напряжения на нагрузке ниже определённого (для каждого типа нагрузки это напряжение имеет собственное значение), нагрузка не в состоянии  обеспечить требуемую силу тока, что приводит к падению отбираемой мощности до нуля.   

 

2. Режим постоянного напряжения (CV)

В режиме постоянного напряжения через электронную нагрузку будет  протекать ток в соответствии с заданным значением тока на источнике питания, который находится в режиме стабилизации тока, и это значение напряжения будет поддерживаться постоянным при изменении значения входного тока источника питания. Схема замещения и график зависимости напряжение-ток приведены на рисунке 7.

Рис. 7

 

Режим CV используется для тестирования источников тока. Он часто используется при определении характеристик ограничения по току источников питания, так же его можно применять для тестирования зарядных устройств, где режим CV эмулирует наилучше для зарядки выходное напряжение.

Если данный режим используется для тестирования лабораторных ИП в режиме стабилизации тока, то методы испытания схожи с теми, что изложены для тестировании ИП в режиме стабилизации напряжения. Разница отстоит в том, что параллельное подключение вольтметра заменяется по последовательное подключение амперметра, при необходимости достижения более высокой точности измерения погрешности установки выходного тока или измерения величины нестабильности тока, связанное с изменением напряжения на нагрузке.

Отличительной особенностью электронных нагрузок серии АКИП-13хх, является то, что они имеет дополнительный выход на передней панели, позволяющий подключать осциллограф для наблюдения формы тока, пульсаций тока и шумов тока, а также для измерения их значений, что значительно расширяет их эксплутационные возможности, по сравнению с другими нагрузками. На рисунке 8 внешний вид электронной нагрузки АКИП-1310, кстати, на ней отчётливо видны и гнёзда, позволяющие реализовать четырёхпроводную схему подключения.

Рис. 8

3. Режим постоянного сопротивления (CR).

В режиме постоянного сопротивления на электронной нагрузке устанавливается значение сопротивления, это означает, что через нагрузку будет протекать ток, линейно пропорциональный входному напряжению в соответствии с заданным сопротивлением. Схема замещения и график зависимости напряжение-ток приведены на рисунке 9.

Рис. 9

Режим CR может использоваться для тестирования источников напряжении (тока) при определении предельно возможных (минимальных и максимальных) значений выдаваемого тока. На первый взгляд, при наличии режимов CV и CC, режим CR большого смысла не имеет, но это не так. На самом деле при использовании режима CC, при определении нагрузочной способности ИП на до быть предельно осторожным, особенно если тестированию подвергаются импульсные ИП. Например, импульсный ИП с выходными параметрами 5В и 50А не в состоянии обеспечить ток в нагрузке при напряжении 0…5В. Схема защиты от короткого замыкания определит режим электронной нагрузки CC как режим короткого замыкания и отключит источник питания от нагрузки, поскольку электронная нагрузка даже при напряжении 2В будет отбирать от источника питания ток 50А. Для этого случая оптимальным решением является режим CR, при котором ток в нагрузке нарастает пропорционально выводному напряжению. Схема защиты от короткого замыкания ИП в этом случае не будет отключать источник от нагрузки. После установления номинального выходного напряжения источника питания, электрону нагрузку можно перевести в режим CC для дальнейших тестов ИП. Графики этих процессов приведены на рисунке 10.

Рис. 10

Очевидно, что не всегда удобно, во время тестирования ИП производить переключения из режима CR и CC. Для этого в профессиональных электронных нагрузках, с расширенными возможностями, в режиме CC существует дополнительная возможность регулировки скорость (крутизна) изменения тока. Скорость изменения тока – это величина изменения тока в нагрузке за единицу времени.  Скорость изменения выражается в Амперах в секунду. Скорость изменения тока может быть положительной, если ток увеличивается ли отрицательной, если ток в нагрузке уменьшается.  На рисунке 11 представлен график положительной крутизны изменения тока, поясняющий основные явления и параметры крутизны.

Рис. 11

Величина крутизны изменения тока измеряется на уровне 10%-90% при нарастании тока и 90%-10% при уменьшении тока. Опорные уровни 10% и 90% определяются из условий начального и конечного установленных значений токов, а не из принципа максимально возможного значения тока.  Из рисунка 11 видно, что чем меньше скорость нарастания тока, тем более пологий фронт нарастания она имеет. Очевидно, что регулируемое значение скорости нарастания тока, для ранее приведённого случая тестирования ИП 5 В 50 А, вполне может полностью решить проблему срабатывания защиты короткого замыкания источника питания.

Электронные нагрузки АКИП серии 13хх имеют возможность установки различных значений крутизны изменения тока.  Например, для  нагрузки АКИП-1302 (напряжение 60 В, ток 60 А, мощность 300 Вт) крутизна имеет пределы 40 мА/мкс ….2.5 A/мкс. Для нагрузки  АКИП-1310 (напряжение 60 В, ток 360 А, мощность 1800 Вт) крутизна имеет пределы  24 мА/мкс….15 А/мкс.

4. Динамическая нагрузка

Чаще всего ИП эксплуатируются и подвергаются проверке в статическом режиме – когда сброс и наброс нагрузки происходи эпизодически или нагрузка изменяется плавно. В этом случае компенсационная схема стабилизации выходного ИП напряжения способна поддерживать заданное значение выходного напряжения. Но в последнее время широкое применении получили нагрузки, имеющие род работы, когда сброс и наброс нагрузки происходит практически мгновенно от холостого хода до максимального значения. Например работа компьютерного жёсткого диска, при работе которого через него протекает различный ток. При этом частота изменения нагрузки находится в пределах от единиц герц до единиц килогерц. Такой режим работы ИП называется динамическим. Динамический режим применяется для тестирования переходных процессов в источниках питания. При работе в динамическом режиме электронные нагрузки периодически переключаются между двумя нагрузочными значениями. На рисунке 12 приведена схема замещения и форма тока электронной нагрузки в динамическом режиме.

Рис. 12

В динамическом режиме нестабильность напряжения (тока) и переходные процессы в источниках питания могут быть оценены путём измерения их выходного напряжения для различных комбинаций значений силы тока (большой/малый), продолжительности протекания больших/малых токов и скорости их изменения во времени. Так на рисунке 13 представлены два графика. Верхний  - это динамическое изменение тока в нагрузке с заданными параметрами крутизны изменения тока. Нижний  -это реакция компенсационного источника питания, на воздействие динамической нагрузки.

Рис. 13

Как видно из рисунка 13, при резком увеличении тока в нагрузке, выходное напряжение ИП резко уменьшается. Компенсационная схема источника питания стремится стабилизировать выходное напряжение до установленного номинального значения. В течение времени Tуст выходное напряжение принимает значение в пределах  нестабильности выходного напряжения. При резком уменьшении  тока в нагрузке, выходное напряжение ИП резко увеличивается. Компенсационная схема источника питания опять стремясь стабилизировать выходное напряжение, уменьшает его до установленного номинального значения. Эти процессы и есть переходные процессы в источниках питания. Очевидно, что чем меньше амплитуды всплесков и меньше время установления Туст – тем более качественным является источник питания.

Электронные нагрузки АКИП в динамическом режиме позволяют устанавливать не только диапазон изменения тока и частоту изменения, но и регулировать крутизну изменения тока и скважность, что позволяет имитировать очень короткие («ударные») воздействия на источники питания.

Несложный практический эксперимент тестирования лабораторных источников питания при работе на динамическую нагрузку даёт наглядные результаты, что не все источники питания одинаковые. Так для тестирования выберем импульсные источники питания GW Instek SPS-3610 и Б5-71/1. Источники имеют практические одинаковые параметры SPS-3610 – 36 В и 10 А; Б5-71/1 – 30 В и 10 А. Тестирование производились электронной нагрузкой АКИП-1302, при выходном напряжении источников питания 10 В, выходном токе 5 А, частот следования импульсов тока 20 Гц, скважность 50%. Контроль формы выходного напряжения ИП производился осциллографам LeCroy с делителем 1:10. Формы переходных процессов для ИП SPS-3610 приведены на рисунке 14. Осциллограмма включает в себя - верхняя осциллограмма исходное выходное напряжение; нижняя осциллограмма растяжка переходных процессов при увеличении тока нагрузки и при уменьшении тока нагрузки.

Рис. 14 (щелчок по изображению - увеличение)

Формы переходных процессов для ИП Б5-71/1 приведены на рисунке 15. Коэффициент развёртки, масштабы осциллограмм растяжки и уровни смещения имеют те же коэффициенты, что и на рисунке 14.

Рис. 15 (щелчок по изображению - увеличение)

Анализ форм переходных процессов на рисунках 14 и 15, даже без измерения параметров переходных процессов, показывает, что  ИП SPS-3610 имеет гораздо меньшие амплитуды выбросов напряжения при изменении тока нагрузки и время установления номинального напряжения так же значительно меньше, чем у ИП Б5-71/1. В частности из осциллограмм видно, что при времени переключения нагрузки 25 мс переходные процессы установления номинального значения выходного напряжения в ИП Б5-71/1 ещё не заканчиваются.

Особенностью электронных нагрузок серии АКИП-13хх, является то, что в динамическом режиме форма тока нагрузки может иметь не только импульсную форму, с регулируемой скважностью. При подключении внешнего источника с уровнем 0 … 10 В, например, генератора сигналов произвольной формы, электронная нагрузка будет формировать ток, полностью совпадающий по форме с формой сигнала на выходе генератора сигналов произвольной формы. Этот режим позволяет имитировать реальные динамические нагрузки источников такие как, работа импульсных схем, преобразователи, акустические системы и т.д.

5. Нагрузка с переменным коэффициентом амплитуды

Как уже ранее отмечалось, электронные нагрузки АКИП предназначены для тестирования ИП не только постоянного тока, но и переменного тока. Это параметр, относится только для нагрузок переменного тока.
Коэффициент амплитуды – это отношение пикового значения сигнала напряжения (тока) к его среднеквадратическому значению. Данное определение часто используется для спецификации максимальной пиковой амплитуды, которую источник питания переменного тока может выдать (относительно его максимального среднеквадратического значения) без искажений.

Рис. 16

Большинство входных цепей питания (без устройств коррекции коэффициента амплитуды) содержат диодные выпрямители и ёмкостные фильтры, которые в совокупности воспроизводят пульсирующий переменный ток. Основная задача электронных нагрузок переменного тока АКИП, например АКИП-1317  – это имитация такой формы тока. Например, типичный коэффициент амплитуды тока на входе компьютерных систем варьируется от 2.0 до 3.0. Нагрузки АКИП имеют перестраиваемых коэффициент амплитуды от 1.414 до 3.5 в 8 шагов, т.е одному и тому же среднеквадратическому значению тока соответствуют различные пиковые значения, что помогает тестировать большие пиковые значения токов.

6. Коэффициент мощности (только для нагрузок переменного тока)

Коэффициент мощности – это отношение средней мощности к полной мощности.

Рис. 17

В случае, если напряжение и ток изменяются по синусоидальному закону, то справедливо следующее уравнение:

Pср. = P = V*A*cosφ

Для чисто резистивной нагрузки напряжение и ток не имеют сдвига по фазе относительно друг друга, поэтому Φ = 0°, тогда cosφ = cos(0°) = 1 = коэффициенту амплитуды

Когда характер нагрузки изменяется от чисто индуктивной до резистивной и затем до ёмкостной, сдвиг фаз между током изменяется в пределах -90…0…90 градусов, а коэффициент мощности меняется от 0 до 1.

Рис. 18

Нагрузки АКИП могут имитировать индуктивную или ёмкостную нагрузку путём программирования требуемого коэффициента мощности от 0 до 1, и являются одними из немногих активных нагрузок, имеющих такую возможность.

7. Режим короткого замыкания.

Этот режим присутствует как в электронных нагрузках АКИП переменного, так и постоянного тока.

Источники питания постоянного или переменного тока имеют очень малое внутреннее сопротивление. Поэтому схемы их защиты должны включаться при достижении предела по выходному току, например в условиях короткого замыкания, что защищает источник питания от повреждения. Нагрузки АКИП могут эмулировать режим короткого замыкания одним нажатием кнопки, таким образом, нет необходимости использовать внешние короткозамыкатели при тестировании источников питания. При этом значения токов и напряжений короткого замыкания будут индицироваться на измерительных приборах электронной нагрузки.

Рис. 19

Использование электронных нагрузок для тестирования многоканальных ИП

В настоящее время всё большее и большее число как лабораторных, так и встраиваемых ИП, включая модульные ИП, имеют число выходных напряжений более одного, то есть являются многоканальными. Характерными примером многоканальных источник питания является компьютерный блок питания, имеющий 6 различных выходных напряжений. При тестировании такого рода ИП, чаще всего тестированию подвергаются каналы по очереди, что не является корректным. Преобразовательные трансформаторы, входящие в состав любого ИП, как непрерывным регулированием, так и с импульсным регулированием рассчитаны на определённую мощность. Не секрет, что большинство производителей источников питания, особенно дешёвых ИП из стран юго-восточной Азии, стремясь снизить стоимость источника питания, в первую очередь стараются сэкономить, именно, на трансформаторах, являющихся самой дорогостоящей частью ИП и используют трансформаторы как можно более низкой мощности, содержащие менее чистую медь или трансформаторное железо и, соответственно, более дешёвые. Потребитель, тестируя такие ИП, чаще всего тестирует один канал за другим, не подвергая полной нагрузке все каналы источника питания. При этом создаётся впечатление, что ИП вполне обеспечивает заявленные технические характеристики. Но при полной нагрузке всех каналов, дешёвый трансформатор уже не в состоянии обеспечить требуемую мощность для стабилизации напряжения и тока. Это как минимум, как максимум, происходит нагрев трансформатора и его оплавление, и даже возможны возгорания ИП.

Электронные нагрузки АКИП, имеющие модульное исполнение, позволяют установить в один крейт до 4 модулей электронных нагрузок, что позволяет создать 4-х канальную электронную нагрузку. Применение же 2-х канальных модулей позволяет создать 8-и канальную электронную нагрузку. Пример подключения 4-хканальной электронной нагрузке к ИП приведён на рисунке 20.

Рис. 20

Способы подключения электронных нагрузок

Мощность, используемых в настоящее время ИП, колеблется в самых широких пределах от единиц Ватт до сотен кило Ватт. Мощность большинства серийно выпускаемых электронных нагрузок находится в пределах от 300 Вт до единиц кВт. Увеличение мощности электронной нагрузки достигается путём их параллельного подключения, аналогично параллельному соединению нескольких ИП, для увеличения выходного тока. Пример такого соединения приведён на рисунке 21.

Рис. 21

При реализации параллельного соединения, все электронные нагрузки должны иметь одно и тоже выходное напряжение. При этом входной ток Iобщ, будет определяться формулой:

, где [3]
I1 ;I2 ;I3; In - токи создаваемые каждой электронной нагрузкой в отдельности.

Общая мощность такой системы электронных нагрузок  будет определяться формулой:

, где [4]
W1 ;W2 ;W3; Wn - мощности каждой электронной нагрузки в отдельности.

Особенностью применения электронных нагрузок является то, что в отличие от источников пинания их запрещается соединять последовательно для увеличения входного напряжения (см. рис 22).

Рис. 22

Для тестирования высоковольтных ИП, следует выбирать только электронную нагрузку, рассчитанную на подключение к высоковольтному источнику питания.

Современные электронные нагрузки, включая электронные нагрузки серии АКИП-13хх, позволяют тестировать как первичные, так и вторичные источники питания постоянного и переменного тока не только в «классическим» статическом режиме, но и в динамически режиме, полностью моделирующем поведение реальной нагрузки. С всё возрастающими требованиями к источникам питания и увеличением числа нормированных параметров, электронные нагрузки заменят классические пассивные реостаты, не способные в полной мере обеспечить тестирование и поверку источников питания. Использование встроенных измерительных приборов в электронные нагрузки позволяет минимизировать число других средств измерения, используемых при тестировании и поверке источников питания.

Литература:

• Руководство по эксплуатации нагрузок электронных серии АКИП-13хх.
• Agilent Technologies Application Note Agilent AN 372-1 «Power Supply Testing»

Автор:  Дедюхин А.А.
Дата публикации:  22.11.2007