基于 DSP 的电子负载----研究意义及名词解释

如何科学快速地检测电源产品的性能和指标成了一大难题。静态能耗式负载像电阻和电阻箱等，采用有级调节，负载形式单一，功率小。现实中的实际负载形式比较复杂，通常都是动态的，即负载随时间、频率在不断的变化，传统的静态负载越来越不能满足电源测试的要求。因此，国内外学者都在寻求可以替代的负载形式，产生了由电阻、电感、电容、晶体管和集成电路组成的电力电子负载。它可以在输入端模拟线性、非线性和特殊负载的电特性，达到对被测设备各种电特性的测试目的。同时将电力电子技术和微机控制技术引入负载装置，设计成数字电子负载，建立相应的软件操作界面，不但可以实现传统静态负载的一些基本功能，而且可以在原有负载的基础上通过升级软件，实现更多的功能：

（1）预设测试值。在恒流模式下，测试电池2A电流的放电特性，将设定值输入电子负载，接上测试电源，电子负载将按照设定的2A的电流开始给电池放电，全程自动完成测试任务。

（2）测试参数的保存。当电子负载在生产线上应用时，可为待测试产品设定一组数据并保存下来，当下次再测试这个产品时只要调出来使用就行了，而不用再从新设计参数。

（3）测试模式的选择。测试电源产品在不同测试模式下，不同的电流值下电压变化情况，或者是在不同电压值下的电流变化情况，此功能可以让待测电源产品在测试时按照设定的测试模式下，根据测试参数的不同自动控制输入信号。

（4）数据保存功能。少量的数据可暂时保存于DSP的RAM上，长期保存的较大c的数据，需要通过串口把传到上位机上，保存到电脑硬盘里面。

（5）控制策略调用。对不同的待测电源，调用上位机里面不同的控制算法来实现不同的控制策略，适应不同产品的电源特性，满足测试的精度要求。

数字式电子负载与传统的模拟电阻性负载相比，具有以下优点：

（1）体积小、重量轻、节约电能。由于电子负载系统没有把试验的所有功率变成热量，因此不必使用体积庞大的电阻箱及冷却设备，因而节约了安装空间和降低了实验设备成本。

（2）减低了电源测试时的劳动强度，若采用传统的电阻性负载，要根据不同的所测试设备选择组装不同的器件，测试时操作又繁琐。电力电子负载可以根据设定自动完成测试任务，简化测试工作。

在过去的几年中，最显著的是功率半导体器件驱动的负载性质的变化。市场正从按照负载类型（如：电动机、磁盘驱动器、电视机线圈、荧光灯）划分转变为纯电子负载（如IC）占功率半导体应用市场的主要份额上来。这一成长的市场集中体现在功率半导体产品的革新，也为新型控IC创造了市场机会。其成长之迅速使得业界还特别为描述该市场定义了一个新名词：电源管理，从开辟了IC电子负载的新天地。近年来，由于数字信号处理器、电力电子以及控制理论和控制方法的快速发展，数字控制系统已成为控制技术的主流，电子负载必将具有更广阔的前景和更广大的市场。

1.2电子负载研究的现状

1.2.1什么是负载

负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件，把电能转换成其他形式能的装置，常用的负载有电阻、马达和灯泡等可消耗电源功率的元器件。不消耗功率的元器件，如电容，也可接上去，但此情况为断路。负载通常分为如下几种：

感性负载：感性负载即具有电感的性质，磁场和电流不能突变。当负载电流滞后负载电压一个相位差时，负载为感性，如负载为电动机、变压器。

容性负载：容性负载即具有电容的性质，充放电和电压不能突变，当负载电流超前负载电压一个相位差时，负载为容性，如负载为补偿电容。

阻性负载：当电流和电压没有相位差时负载为纯阻性负载，如家用的白炽灯、电炉。

混联电路中容抗大于感抗时负载电路呈容性，容抗小于阻抗时为感性。

1.2.2传统的负载

过去人们往往使用一些互连的低功率瓷盘电阻、滑线变阻器或电阻箱作为测试负载，这些负载分辨率低，阻值会因接触不良和发热发生变化。并且有如下缺点：设备笨重，携带不便，调节费力，精度难以保证；负载电流不能连续调节，从零调到满载在加电的状态下，易接触不良打火烧毁；难以用于程控化、数字化的自动化生产线上，更不能测试电源的动态参数。

1.2.3现代的电子负载

随着功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和场效应晶闸管等主要开关器件的出现以及电力电子变换器拓扑的发展，现代电子负载是利用有源元件主动从电源中吸收电流，一般由放大器和功率器件等电子元件组成的可调负载，靠控制功率管或晶体管的导通量（占空比大小），通过功率管的耗散功率消耗电能的设