Принцип работы электронной нагрузки

В перечне наиболее востребованных — светодиодные драйверы, конвертеры, аккумуляторы. Помимо них, людьми используется масса других устройств, и каждый из них требует предварительного тестирования, выполнить которое поможет электронная нагрузка. Данное устройство активно применяется не только в профессиональной сфере, но и любителями для решения бытовых задач.

Что такое электронная нагрузка

Электронная нагрузка (ЭН) представляет собой испытательное компактное оборудование, задача которого — поглощение тока из источника питания с целью его исследования. Для определения характеристик источника питания (ИП) ЭН имитирует разные режимы работы потребителя. Данное свойство электронагрузки позволяет определить, как будет реагировать стороннее устройство при увеличении или уменьшении тока, и другие стандартные и внештатные ситуации. Благодаря применению нужных пассивных элементов без реактивного сопротивления и надежных полевых МОП-транзисторов, такие приборы не выдают резонансного явления и других проявлений нестабильного функционирования.

Что входит в состав

В комплектацию данного оборудования входят измерители рабочих параметров, стабилизатор, контроллеры и другие вспомогательные элементы. За возможность имитировать разные рабочие режимы здесь отвечает стабилизатор. Измерители нужны, чтобы точно определять актуальный показатель тока, сопротивления, напряжения и мощности. В зависимости от конструктивных особенностей конкретной модели, параметры могут выводиться на экран, управляющее устройство или систему светодиодов.

Из-за использования в составе конструкции MOSFET транзисторов, активно выделяющих тепло во время функционирования, здесь установили радиатор. От эффективности его эксплуатации зависит возможность расширения диапазона мощности.

Принцип работы

Действие электронной нагрузки основывается на равных показателях напряжения как на неинвертирующем, так и инвертирующем входе усиливающего оборудования. Установка напряжения осуществляется с помощью переменного резистора многооборотного типа. При этом, сохраняется возможность регулировки напряжения с шагом 0.5 В. Напряжение на резисторе будет напрямую зависеть от установленного напряжения, которое определяет настройку, проходящего через него тока от источника питания.

За счет принципа равенства на входах с привлечением затвора MOSFET транзистора формируется выходное значение напряжения. Затвор ограничивает ток в этой цепочке до необходимых значений. Одновременно с регулированием нагрузки включается амперметр, запитывающийся от стабилизатора и показывающий текущий параметр тока в режиме реального времени.

Преимущества

Электронная нагрузка — практичное оборудование, которое благодаря встроенному мультиметру, способно измерять и отображать показатели тока, потребляемой мощности, напряжения. Помимо этого, к плюсам данного устройства можно отнести следующее:

• способность измерять емкость и разряд аккумуляторов в А*ч;
• возможность управления с помощью ПК, ноутбука или планшета у некоторых моделей;
• плавность настроек и перехода между режимами;
• простота управления и настройки рабочих алгоритмов;
• способность обеспечивать качественную стабилизацию тока, мощности, сопротивления.

Область применения

Электронные нагрузки востребованы на производстве, где их используют сотрудники отдела технического контроля. Без них не обходятся в ремонтных сервисах, научных лабораториях, исследовательских центрах. Но, чаще всего, их используют для тестирования аккумуляторных батарей и выполнения ряда других задач.

Тестирование аккумуляторов

Нагрузочные тестеры — прибор, детально определяющий все необходимые параметры аккумуляторной батареи: длительность разряда и цикла зарядки, внутреннего импеданса, актуальной емкости. Также, он позволяет проанализировать то, как будет вести себя батарея в условиях низких температур, либо в других внештатных ситуациях, в том числе и экстремальных.

Но, чаще всего прибор применяют, чтобы определить емкость и время, которое аккумулятор будет работать автономно. Анализ этого показателя возможен только при условии ознакомления со всеми техническими характеристиками АКБ, полного заряда батареи и неизменности разрядного тока.

Данные, полученные с помощью электронагрузки, дают возможность наиболее точно определить период функционирования батареи без подзарядки, его поведение в случае изменения параметров и подобрать наиболее подходящую схему для получения питания.

Тестирование схем блока питания

Одна из проблем блоков питания — возрастание напряжения на схемы стабилизации, которая приводит к нарушению рабочего состояния БП и появлению на его выходе перенапряжения. Это, в свою очередь, может стать причиной выхода из строя оборудования, к которому подключен блок.

Оценить вероятность возникновения такой ситуации поможет электронная нагрузка. Она позволяет создавать имитацию внештатных ситуаций, нагружая БП таким образом, чтобы он начал выдавать высокое напряжение при условии уровня тока, достигающего половину от допустимых значений. Чтобы добиться максимального напряжения, с помощью нагрузки резко увеличивать мощность потребления до 100% и резко уменьшать. В результате цикличных повышений и понижений, возникает перенапряжение с последующим падением тока на выходе. При этом, блок пытается нормализовать рабочие параметры, входя в стадию переходного процесса. Электронная нагрузка позволяет определить длительность переходного процесса, необходимого для восстановления нормальных рабочих показателей. При этом нагрузка может быть сконфигурирована в режиме постоянного тока или сопротивления.

Анализ токоограничительных способностей ИПТ и ППТ

Главной функцией измерительного преобразователя тока является токоограничение, срабатывающее во время возникновения неисправностей в схеме. Она играет большой роль в эксплуатации оборудования, так как защищает его от поломки и препятствует выходу из строя ИПТ.

Чтобы потребитель был уверен в надежности срабатывания токоограничивающей функции, перед выпуском прибора в эксплуатации, ее необходимо проверить. Благодаря универсальности использования электронагрузок, они подходят для проверки как новых, так и уже эксплуатируемых ИПТ.

Для тестирования источника питания применяют разные варианты ограничений:

• с переключением источников режимов;
• с обычным типом ограничения;
• с ограничением обратного типа.

Из перечисленных вариантов, наиболее жесткий контроль рабочих параметров на выходе обеспечивает только обратное ограничение.

При тестировании ППТ, также реализуют несколько вариантов ограничений: для защиты от чрезмерно высокого тока, от токовой перегрузки в режиме ОСР и блокировку от подачи минимального напряжения.