AN31系列直流电子负载

第一章 概述

本章概要：
● 电子负载简介
● AN31系列直流电子负载的特性

1.1 电子负载简介
AN31系列直流电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载，其端口符合欧姆定律。它不仅可以模拟实际的负载，替代笨重且不便于调节的电阻负载，而且可以模拟特殊的负载波形，实现对电源供应器、充电器、电池或功率电子元器件的测试。直流电子负载用途广泛，可用于直流电源供应器的电源稳定性、负载稳定性、输出电压调整和瞬态特性等参数的测试，也可用于电容器、充电器、电池等充放电过程的参数测试及功率电子元器件的参数测试等。
艾诺仪器公司的AN31系列直流电子负载具有定电流、定电压、定电阻、定功率、短路及动态负载多种模式，可以模拟各种不同的负载状况。AN31系列直流电子负载采用16位高精度ADC电路，保证了测试的速度和高精度。同时采用先进的32位高速数字信号处理技术（DSP），提高了电子负载的智能化水平和数据处理能力。
AN31系列直流电子负载外观设计精美，采用大屏幕LCD显示，操作简洁。
AN31系列直流电子负载可以多台并联使用，增加功率，具有完备的保护功能。
主要应用领域有：
⑴ 生产线的快速测试，如开关电源、电源适配器、充电器、电池、功率电子元器件等。
⑵ 实验室及计量检定部门对以上产品的测试检定。
⑶ 作为ATE及ATS系统的组成单元。
⑷ 用于产品的老化。
⑸ 教学、科研等。
AN31系列电子负载模组采用一主多从的方式，主模组具有150组储存/呼叫记忆，RS232/485接口、GPIB接口、REMOTE接口、TRIG接口。主模组可扩展1 至 3 组的AN31系列电子负载从模组，模组规格可以任意组合，根据用户需求而定。每个从模组具有50组储存/呼叫记忆功能。
以下说明AN31系列直流电子负载的工作范围和工作模式。
AN3101的工作区域曲线如图1.1 所示，其电压、电流、功率的工作范围分别为 0-60V 、 0- 15A、0-75W。

图1.1 AN3101 电子负载功率曲线图

AN3102的工作区域曲线如图1.2 所示，其电压、电流、功率的工作范围分别为 0 -60V 、0 -30A 、0-150W。


图1.2 AN3102 电子负载功率曲线图

AN3103 的工作区域曲线如图1.3 所示，其电压、电流、功率的工作范围分别为 0-60V 、 0-60A 、0-300W。


图1.3 AN3103电子负载功率曲线图

AN31 系列电子负载的工作模式包含：定电流(C.C.)、定电阻 (C.R.)、定电压(C.V.)、定功率 (C.P)、动态负载 (Dynamic Load)、短路（Short Current）。在定电流及定功率动态负载模式时上升与下降负载电流斜率可以分别设定控制。
定电流模式 (C.C. Mode)
在定电流工作模式时，AN31 系列电子负载所流入的负载电流依据所设定的电流值而保持恒定，与输入电压大小无关。如图1.4 所示，即负载电流保持设定值不变。


图1.4 定电流模式特性图

定电阻模式 (C.R. Mode)
在定电阻工作模式时，AN31系列电子负载所流入的负载电流依据所设定负载电阻和输入电压的大小而定，此时负载电流与输入电压呈正比例，比值即是所设定的负载电阻。如图1.5 所示，即负载电阻保持设定值不变。



图1.5 定电阻模式特性图
定电压模式 (C.V. Mode)
在定电压工作模式时，AN31 系列电子负载所流入的负载电流依据所设定的负载电压而定，此时负载电流将会增加直到负载电压等于设定值为止。如图1.6 所示，即负载电压保持设定值不变。


图1.6 定电压模式特性图

定功率模式 (C.P Mode)
在定功率模式时，AN31 系列电子负载所流入的负载电流依据所设定的功率大小而定，此时负载电流与输入电压的乘积等于负载功率设定值。如图1.7，即负载功率保持设定值不变。


图1.7 定功率模式特性图

动态负载 (Dynamic Load)
动态负载时，共有六个设定参数来产生动态负载的电流波形，分别是高/低负载准位，上升/下降负载电流斜率，高/低准位负载周期。只有定电流、定电阻、定功率模式可以设置为动态负载，定电压模式不具有动态负载功能。
动态负载电流波形的定义和图1.8 所示，其中动态负载频率及动态负载工作周期如下列式子所示:




图1.8 动态负载模式特性图
短路 (Short Current)
短路模式用来模拟负载的短路测试，AN31系列电子负载采用功率场效应管的短路方式。短路电阻和短路电流参见表2.1??AN31系列电子负载规格表。

1.2 AN31系列直流电子负载的特性
★ 灵活弹性的组合方式，可以依据用户需求进行不同的负载组合。
★ 大屏幕LCD液晶显示，外观精美，操作简洁。
★ 具有定电压、定电流、定电阻、定功率、动态负载、短路等模式。
★ 采用高频直接数字合成（DDS）技术，上升/下降负载电流斜率独立控制，无需使用波形发生器的类比信号输入，即可编程实现任意波形动态负载。
★ 采用数字信号处理（DSP）技术和高精确度16位ADC，使测量准确度高，速度快。电压表、电流表、功率表、计时秒表均为5位显示，可测量瞬时短路电流。
★ 具有电压、电流、功率上下限 GO/NG 智能判别功能。
★ 多样化的程控负载启动/停止功能。
★ 远地电压检测 Vsense BNC 输入接口，可用于精密的电压检测，消除大电流时引线压降引起的电压测量误差。
★ 隔离式电流监视 Imonitor BNC 输出接口。
★ 保护功能齐全，包含过电压、过电流、过功率、过温度及反极性输入保护。
★ 主模组具备 150 组记忆功能，从模组具备 50 组记忆功能。
★ 具有RS-232/485、TRIG、REMOTE、GPIB 多种接口，便于实现远程控制功能。
★ 面板操作软件精度校正。
★ 风扇转速依据负载功率自动调整，降低待机躁声和功耗。

第二章 技术指标与功能特性

本章概要：
● AN31系列直流电子负载原理框图
● AN31系列直流电子负载的技术参数
● AN31系列直流电子负载的功能特性

2.1 AN31系列直流电子负载原理框图


图2.1 AN31系列直流电子负载原理框图

2.2 AN31系列直流电子负载的技术参数
2.2.1工作环境要求
2.2.1.1工作电压:AC220V±10%，50Hz±5%。（AC110V±10%，60Hz±5%可定制）
2.2.1.2使用环境条件
a) 环境温度:0℃～40℃
b) 相对湿度:40℃ (20～90)%RH
c) 使用场所无易燃易爆及侵蚀性介质,无强电磁干扰和明显的振动及冲击。
2.2.2技术参数指标

表2.1 AN31系列电子负载规格表
型号 AN3101 AN3102 AN3103
输入范围 输入电压 0～60V
输入电流 0～15A 0～30A 0～60A
输入功率 0～75W 0～150W 0～300W
定电流 范围 0～1.5A
1.5A～15A 0～3A
3A～30A 0～6A
6A～60A
分辨率 0.4mA
4mA 0.8mA
8mA 1.6mA
16mA
精度 ±0．2%
定电阻 范围 0.213Ω～4Ω
4Ω～15KΩ 0.1067Ω～2Ω
2Ω～7.5KΩ 0.0533Ω～1Ω
1Ω～3.75KΩ
分辨率 1.066mΩ
66.66uS 0.533mΩ
0.133mS 0.266mΩ
0.266mS
精度 ±0．2%
定电压 范围 0 ～ 60V
分辨率 0.016V
精度 ±0．1%
定功率 范围 0～75W 0～150W 0～300W
分辨率 0.02W 0.04W 0.08W
精度 ±0．5%
动态负载 上升/下降率 1-62.5mA/uSec 10mA-0.625A/uSec 2-125mA/uSec 20mA-1.25A/uSec 4-250mA/uSec 40mA-2.5A/uSec
精度 ±10%
上升/下降时间 50uSec ～ 9.999Sec
短路 短路方式 场效应管开关
短路电阻 0.10Ω 0.05Ω 0.03Ω
最大短路电流 15A 30A 60A
显示精度 电压 ±0．1%
电流 ±0．2%
功率 ±0．5%
时间 ±0．1%
显示方式 LCD，5位显示
保护功能 过电压 105%最大输入电压
过电流 105%最大输入电流
过功率 105%最大输入功率
过温度 85℃
输入反极性 具有输入反极性保护
输入输出接口 RS232/485/GPIB通讯接口
REMOTE控制接口、TRIG输入输出接口
Vsense 远地电压检测BNC输入接口（导线压降补偿）
Imonitor 电流监测BNC输出接口（0～10V，隔离输出）
体积（W*H*D）
重量

2.3 AN31系列直流电子负载的功能特性
2.3.1 具备定电流、定电阻、定电压、定功率四种基本负载模式。
2.3.2 动态负载模式
定电流、定电阻、定功率负载模式时具有动态负载方式。动态负载的上升/下降负载电流斜率可以独立控制，可编程实现动态负载波形控制。AN31系列直流电子负载采用高频DDS（直接数字合成）技术与DSP（数字信号处理）技术相结合，可通过上位机编程输出任意波形的动态负载，出厂时电子负载内嵌正弦波、三角波、方波、锯齿波（前沿）、锯齿波（后沿）五种标准动态负载波形。
2.3.3 负载短路模式
具有负载短路模式，可以模拟实现负载的短路测试，具有瞬时短路电流测量功能。
2.3.4 具有电压、电流、功率上下限 GO/NG 智能判别功能。
可以设置电压、电流、功率的上下限值，电子负载根据设定值自动判断是否在限值范围内，进行GO/NG判别显示。
2.3.5 远地电压检测 Vsense BNC 输入接口
具有远地电压检测 Vsense BNC 输入接口，可用于精密的电压检测，消除大电流时引线压降引起的电压测量误差。
2.3.6 可程式化负载启动/停止设定功能。
可通过设置，实现灵活多样的负载启动/停止控制。
（1）本地按键控制。通过本地按键“ON/OFF”启动及停止负载。
（2）输入端电压控制。可以设置负载启动电压和负载停止电压，电子负载根据输入端电压的测量值自动启动/停止负载。
（3）上电自动启动负载。打开电子负载后，根据存储的负载设置值，自动启动负载。
（4）时间控制。根据设置的时间，由电子负载的计时器自动控制启动/停止负载。
（5）REMOTE控制。使用REMOTE接口实现启动/停止负载的控制。
（6）TRIG控制。使用TRIG接口实现启动/停止负载的控制。
（7）RS232/485及GPIB控制。使用RS232/485或GPIB接口实现启动/停止负载的远程控制。
2.3.7 主模组具备 150 组记忆功能，从模组具备 50 组记忆功能。
2.3.8 隔离式电流监视 BNC 输出，满刻度为 10V。
2.3.9 保护功能齐全，包含过电压、过电流、过功率、过温度及反极性输入保护。
2.3.10 具有RS-232/485、TRIG、REMOTE 及 GPIB 远程控制功能。