Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 №8

Новое поколение программируемых электронных нагрузок Good Will Instek

Корнеев Сергей


В статье рассматриваются особенности новой серии электронных нагрузок PEL-72000 производства компании Good Will Instek, а также варианты их применения. Серия PEL-72000 была разработана для полного высокоскоростного тестирования источников тока и напряжения.

Введение

Современные источники питания, преобразователи постоянного тока и аккумуляторы, работающие под управлением контроллеров, требуют качественного контроля и сертификации с применением быстродействующей контрольно-измерительной аппаратуры. Электронные нагрузки PEL-72000 разработаны, чтобы удовлетворить потребности современного рынка контрольно-измерительного оборудования в скоростном тестировании.

Модельный ряд электронных нагрузок PEL-72000 представлен в виде двух различных системных блоков: PEL-72002 и PEL-72004. Системные блоки (далее — шасси) различаются в зависимости от количества поддерживаемых нагрузочных модулей. PEL-72002 имеет два слота для нагрузочных модулей (рис. 1), тогда как PEL-72004 (рис. 2) четыре. Существует 4 различные модели нагрузочных модулей: PEL-72020, PEL-72030, PEL-72040 и PEL-72041. Каждая из 4 моделей нагрузочного модуля отличается величиной тока, напряжения, мощности и числом поддерживаемых каналов.

 Двухмодульная электронная нагрузка

Рис. 1. Двухмодульная электронная нагрузка
 Четырехмодульная электронная нагрузка

Рис. 2. Четырехмодульная электронная нагрузка

Модули электронных нагрузок могут быть объединены параллельно в одном шасси для увеличения мощности, отбираемой от тестируемого источника (рис. 3, 4). Таким образом, четыре модуля по 350 Вт, собранные в шасси PEL-72004, обеспечивают мощность 1,4 кВт. Помимо этого, модули PEL-72020 и PEL-72030 имеют 2 независимых канала. Шасси с четырьмя такими модулями позволяет протестировать 8-канальное устройство. До 5 шасси (включая шасси управления) также могут быть объединены для совместной работы стандартным 20-контактным шлейфом, чтобы увеличить мощность нагрузки до 7 кВт. Модульная конструкция минимизирует затраты на дальнейшее наращивание нагрузочной способности.

 Объединение нескольких нагрузок

Рис. 3. Объединение нескольких нагрузок для совместной работы в одной приборной стойке


 Схема соединения нагрузок в стойке

Рис. 4. Схема соединения нагрузок в стойке

Электронные нагрузки могут выступать не только в качестве нагрузочного элемента. Они характеризуются наличием встроенных измерительных приборов, что позволяет использовать их как средство измерений. Рассмотрим подробнее режимы работы и функции электронных нагрузок PEL-72000, которые применяются для тестирования параметров источников питания.

Режим постоянного тока (CC)

В режиме постоянного тока (рис. 5) нагрузочные блоки потребляют ток установленной в программе величины. Вне зависимости от напряжения сила тока будет оставаться неизменной. Для режима CC характерно два диапазона: высокий и низкий. Режим CC можно разделить на два основных вида: статический и динамический. Статический режим можно использовать для испытаний на устойчивость, а динамический — для тестирования условий мгновенной нагрузки.

 Режим постоянного тока

Рис. 5. Режим постоянного тока

Режим постоянного тока CC может быть использован для тестирования источников напряжения и определения их основных параметров — погрешности установки выходного напряжения и нестабильности выходного напряжения.

Режим постоянного напряжения (CV)

В режиме постоянного напряжения (рис. 6) нагрузочные блоки потребляют ток при неизменном напряжении. Одноканальные нагрузочные модули поддерживают два значения (A, B) и имеют настраиваемый предел обесточивания. Двухканальные нагрузочные модули имеют только значение A. Скорость реакции также может быть быстрой или медленной. Она связана со скоростью нарастания выходного напряжения для реакции тока. Электронные нагрузки в режиме постоянного напряжения работают только в высоком диапазоне.

 Режим постоянного напряжения

Рис. 6. Режим постоянного напряжения

Режим CV используется для тестирования источников тока при определении характеристик ограничения по току, также его можно применять для тестирования зарядных устройств, где режим CV эмулирует наилучшее для зарядки выходное напряжение.

Комбинированный режим (CV+СС)

При применении режима CV (рис. 7) можно задать предел по току. Если входное напряжение выше, чем значение A (напряжение нагрузки), канал будет работать в режиме CV при условии, что входной ток меньше предела тока. Если входной ток превысит предел тока, канал будет работать в режиме CC.

 Комбинированный режим CV+CC

Рис. 7. Комбинированный режим CV+CC

Если входное напряжение меньше значения A (напряжение нагрузки), потребление тока прекращается.

Режим постоянного сопротивления (CR)

В режиме постоянного сопротивления (рис. 8) модули электронной нагрузки линейно потребляют ток и напряжение для достижения заданного уровня сопротивления. Для режима CR характерно два различных значения (модули единичной нагрузки), два диапазона, а также скорости нарастания и спада выходного напряжения. Как и режим CC, режим постоянного сопротивления поддерживает динамические и статические нагрузки. Как и в других режимах, поддерживается функция «Годен/не годен».

 Режим постоянного сопротивления

Рис. 8. Режим постоянного сопротивления

Режим CR можно использовать для тестирования источников напряжения (тока) при определении предельно возможных (минимальных и максимальных) значений выдаваемого тока.

Функция последовательности

Эта функция позволяет каждому каналу изменять параметры нагрузки согласно запрограммированной последовательности при длительности шага изменения параметра от 100 мкс. Последовательности для каждого канала имеют синхронизацию по времени. Это одна из наиболее мощных функций, поскольку с ее помощью можно реалистично моделировать мультиканальную нагрузку.

Функция On End Load

На рис. 9 приведен график программирования реальной нагрузки в мультиканальном режиме. Функция On End Load в этом режиме позволяет настроить включение или выключение нагрузки в конце одной из последовательностей, пока не завершится финальная последовательность. По окончании финальной последовательности все нагрузки отключаются.

 График программирования последовательностей в мультиканальном режиме

Рис. 9. График программирования последовательностей в мультиканальном режиме

В динамическом режиме ток или сопротивление нагрузки имеет импульсный характер. Этот режим часто используется в качестве стандартной процедуры тестирования, чтобы проверить реакцию источника питания на быстрое изменение нагрузки. Время изменения значения параметра в этом режиме может варьироваться от 25 мкс до 30 с.

Осциллограмма на рис. 10 показывает профиль нагрузки тестируемого устройства при запуске.

Профиль динамической нагрузки

Рис. 10. Профиль динамической нагрузки

Работа в динамическом режиме при параллельном включении

Уникальная возможность — параллельное объединение каналов для синхронной работы в динамическом режиме (рис. 11). Эта функция дает возможность выполнить динамические тесты с высокой скоростью изменения значения нагрузки (с шагом изменения до 25 мкс) для мощного источника питания без подключения другой мощной нагрузки.

Параллельное объединение динамических нагрузок

Рис. 11. Параллельное объединение динамических нагрузок

На рис. 11 представлена осциллограмма динамической нагрузки на разных каналах и схема их объединения.

Режимы защиты

Электронные нагрузки PEL-72000 имеют различные режимы защиты (рис. 12): от превышения тока, напряжения, мощности, обратного напряжения и понижения напряжения (OCP/OVP/OPP/RVP/UVP). Защита от превышения параметров используется для установки пределов напряжения, тока или мощности. Если значение тока, напряжения или мощности превышает настройки защиты от превышения параметров, аварийная система нагрузочного модуля выдаст сообщение об ошибке и прозвучит аварийный сигнал. Защита от обратного напряжения предотвратит повреждение нагрузки. Звуковой сигнал будет звучать, пока обратное напряжение не будет снято. Срабатывание защиты от понижения напряжения приведет к выключению нагрузки. UVP срабатывает, если напряжение нагрузки падает ниже установленного предела.

Режимы защиты при различных режимах работы нагрузки

Рис. 12. Режимы защиты при различных режимах работы нагрузки

Режим ограничения по напряжению

При тестировании некоторых типов источников питания необходимо ограничить потребление тока при падении напряжения на выходе источника до определенного уровня. Это предотвращает возникновение в источнике нежелательных колебательных процессов. Для этого в электронных нагрузках серии PEL-72000 предусмотрен специальный режим Von Voltage — задание минимального напряжения, при котором нагрузка начинает потреблять ток. Для Von Voltage характерно два рабочих режима: пороговый уровень ON (вкл.) и пороговый уровень OFF (выкл.).

В режиме ON ток потребляется при прохождении порогового уровня Von и продолжает потребляться, даже если напряжение падает ниже уровня Von. В режиме OFF ток потребляется при срабатывании Von, но его потребление прекращается, если напряжение падает ниже установленного уровня Von. Как видно на рис. 13, если срабатывание Von настроено на OFF, нагрузочный модуль начнет потреблять ток при прохождении предела Von. Потребление тока прекращается, когда выходное напряжение падает ниже предела Von.

Работа в режиме ограничения по напряжению

Рис. 13. Работа в режиме ограничения по напряжению

Режим короткого замыкания

При тестировании источников часто требуется проверка в режиме короткого замыкания.

Короткое замыкание можно устанавливать отдельно для каждого канала при программировании последовательностей.

Для того чтобы вызвать короткое замыкание вручную, необходимо воспользоваться кнопкой Short. Это можно сделать в любой момент в процессе работы. Это не повлияет на настройки. По завершении короткого замыкания нагрузочный модуль продолжит выполнять предшествующую операцию. Кнопка Short может быть настроена на переключение или удерживание. В режиме переключения нажатие на кнопку приводит к включению короткого замыкания, для выхода из режима необходимо повторно нажать на кнопку. В режиме удерживания кнопку необходимо не отпускать для того, чтобы произошло короткое замыкание нагрузки.

Программы и интерфейсы

Электронные нагрузки серии PEL-72000 поддерживают в общей сложности 12 различных программ и 10 последовательностей к каждой программе. Таким образом, можно задавать 120 различных конфигураций. В свою очередь программы можно объединять в последовательности тестов. Програм-мы позволяют автоматизировать процесс измерений и быстро задавать часто повторяющиеся тесты. Для каждой программы или последовательности тестов можно задать режим «Годен/не годен». Функция «Годен/не годен» используется, чтобы непрерывно контролировать результаты тестирования.

Для внешнего управления через ПК у устройств серии PEL-72000 имеются стандартные интерфейсы USB и RS-232. В качестве дополнительного можно установить интерфейс GPIB. Все интерфейсы поддерживают драйверы LabView и ПО регистрации показаний.

У каждого канала есть аналоговый соединитель управления/контроля, который расположен на задней панели каждого системного блока.

Соединитель управления каналом предназначен для:

  • внешнего подключения/отключения нагрузок;
  • внешней подачи управляющего напряжения;
  • внешнего мониторинга входа нагрузки.

На рис. 14б приведена схема расположения выводов входа/выхода для системы управления каналами.

Расположение и схема аналогового соединителя

Рис. 14. Расположение и схема аналогового соединителя

Режим допускового контроля «Годен/не годен»

Режим допускового контроля «Годен/не годен» предназначен для установки предельных пороговых значений. Пределы «Годен/не годен» можно устанавливать в виде абсолютных значений или процентного отклонения от номинального значения. Режим допускового контроля «Годен/не годен» можно применять в высоком и низком диапазонах, а также в режимах CC, CV, и CR.

Заключение

Благодаря специальным режимам и высоким техническим параметрам (высокая скорость реакции, высокая разрядность и точность воспроизведения параметров) новые нагрузки компании Good Will Instrument позволяют провести полное тестирование источников тока и напряжения с помощью высокоэффективного скоростного моделирования реальных процессов. Электронные нагрузки серии  PEL-72000 имеют гибкую модульную конфигурацию, позволяющую провести тестирование как маломощных (до 100 Вт), так и высокомощных (до 7 кВт) источников, а также провести испытания многоканальных устройств.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке