一文搞懂电子负载和测试

一路上

一、简介

电子负载在硬件测试中是使用频率比较高的设备之一，是一种从电源吸收电流并消耗功率的测试仪器，基本都是通过控制内部功率器件（Mosfet）导通量,依靠功率管的耗散功率消耗电能。很多初入硬件或者硬件测试的小伙伴分不清楚电源和负载的区别，简单的说：

电源：提供功率的设备，输出电流以供DUT正常工作

负载：消耗功率的设备，吸收DUT的输出电流，将电流转换为热能耗散掉。

二、电子负载的分类

电子负载按照带载类型主要分为三种：直流电子负载、交流电子负载、交直流电子负载。

顾名思义直流（DC）电子负载就是用在直流输出产品带载，交流电子负载就是用在交流输出产品的带载。

三、电子负载的基本工作模式

常见的电子负载主要有以下几种工作模式：CC、CV、CR、CP、CZ、short、DYNA、OCP、LED等工作模式，下面主要介绍一下这个模式的使用场景和特点

CC（恒流）工作模式

CC模式是电子负载使用最多的模式，将电子负载设置为恒流工作模式时，无论外部电压怎么变化，负载的电流值保持恒定。要注意的是，该模式的电压是不可以编程的。但是，如果DUT施加的电压高于规定电流范围内允许的电压，就会启动电子负载的过压保护机制，跳闸并关闭输入。

常见的电子负载在CC模式下的电流档位都分为两档，低电流档位（CCL）和高电流档位(CCH)，此目的是为了提高带载精度，因此在使用电子负载的CC模式时要正确的选择电流档位。

上图是一个常用的恒流电路，通过此电路很容易获得精准的电流值。R3为取样电阻，VREF是给定信号。当给定一个信号VREF时，如R3上的电压小于VREF，也就是VOP07的-IN小于+IN，OP07加大输出，增大MOS导通程度，从而加大通过R3的电流。

如果R3上的电压大于VREF，-IN大于+IN，OP07减小输出，MOS导通程度减小，也就减少了通过R3的电流。这样电路始终维持在恒定的电流上，实现恒流工作。

CV(恒压)工作模式

电子负载处于恒压工作模式时，电子负载试图消耗足够的电流来控制电源电压到程序设定的值。电子负载的电压带载电压是恒定的，而吸收的电流是不断变化的。

上图为恒压电子负载电路。MOS管上的电压经R2和R3分压后送入运放+IN与给定值进行计较。A点电压的变化会引起R2上的电压变化通过LM358影响Q1的导通程度，从而牵制A点电压的变化，使A点保持恒压。

CR（恒阻）工作模式

当电子负载处于恒阻工作模式时，电子负载所消耗的电流与电压成正比，即保持阻值恒定。

上图A和B两点的电压通过R4加在LM358的+IN脚，也就控制了R1上的电压，从而控制R1中的电流。这样，AB两点的电压比上电路中的电流，也就是AB两点的等效电阻。当AB两点电压变化时，R1上的电压也随之变化，从而通过R1的电流也相应的变化，保证了电路的恒阻特性。

CP（恒功率）工作模式

当电子负载处于恒功率工作模式时，负载模块根据程序设定的恒功率值调整被测设备的功耗。恒功率功能大部分电子负载都采用恒流电路来实现，原理是MCU采样到输入电压后根据设定的功率值来计算输出电流，通过电流的变化来达到恒功率的模式。

CZ（恒阻抗）工作模式

定阻抗模式不同于CC、CP这种的带载方式。定阻抗是为了模拟实际的感抗、阻抗、容抗和负载来进行拉载，因此拉载更能趋近真实情况。CZ模式下可设定等效串联电阻Rs、等效串联电感Ls、等效并联电容CL以及等效负载电阻RL，设定完参数后负载会按照编程的阻抗，进行拉载电流。

DYNA（动态负载）模式

电子负载的DYNA功能操作能够根据设定规则使电子负载在两种设定参数间切换，此功能可以用来测试电源的动态特性。但是首先要确保电子负载具备动态负载测试（DYNA）功能，其次关注电子负载的电流斜率指标，保证电子负载的电流上升速率满足测试要求。

主要的设置参数包括：

①带载电流高值（I_H）

②带载电流低值（I_L）

③高值脉宽时间（T_H）

④低值脉宽时间（T_L）

⑤上升斜率（Rise）

⑥下降斜率(False)

⑦循环周期(Rt)

在DYNA模式中，电子负载的电流斜率是我们最关心的指标，足够快的电流斜率更能模拟出DUT实际应用场景下的最恶劣情况，当然并不是越快越好，太快的电流斜率会产生电流过冲，也就是电子负载的电流环控制不够好，“快”与“稳”始终是一对冤家，又快又稳才是我们想要的。选择电流斜率更高的电子负载性价比更高，对于我们产品测试的适用性更广泛。

Short(短路)模式

短路测试从字面意思就很容易理解，就是为了模拟短路测试。一般使用电子负载的短路模式需要注意两点：

①电子负载的短路是不是真的物理短路，能否真的能够将DUT真正的短路

②电子负载功率比较小，而产品的短路瞬间功率比较大的时候，这个时候可能不能将DUT完全短路，所以也要注意电子负载的功率问题。

OCP（过流）模式

OCP模式也是为了测试DUT的输出电流保护值，在电子负载的的OCP菜单栏正确配置参数后，运行后电子负载会自动测量出OCP的值。

一般OCP模式需要配置以下几个参数：

①OCP_start: OCP的起始电流值

②OCP_endcp的终止电流值

③OCP_step:这个step在不同的电子负载中表达的意思不同，有的为步进电流值，有的为步进次数。假设ocp_start=1A,ocp_end=3A,如果OCP_step=0.1A，那么表示电流每次增加0.1A。如果ocp=10,那么电流每次增加（3-1）/10=0.2A。

④OCP_delay:表示每设定一次电流后的等待时间，这个时间主要是为了让DUT的输出稳定后再读取

⑤OCP_TRG_V: OCP的触发电压，每次增加电流后，电子负载都会读取一次输出电压和触发电压进行比较，当输出电压小于触发电压后，电子负载认定DUT已经OC，并记录此时的带载值。

LED模式

LED模式主要用于LED电源的测试，其内置模拟LED特性负载模式，模拟LED导通前电流为0以及导通后按照伏安曲线上升的特点。利用电子负载带载，有效替代LED灯条以及纯电阻性负载的光污染、参数不稳定问题。

除了以上的基本常用模式外，电子负载根据负载特性的变化，还具有CV+CC、CR+CC、CV+CR、CC+CP等多种组合工作模式。另外基本上各家的电子负载还有一些特别的功能，比如时序测试、纹波测试、快充功能测试等等，在此就不逐个介绍了。