直流電子負載原理與應用解析
一、電源與負載的基礎認知
電源，涵蓋 AC/DC 電源及電池，其核心要義在于為用電裝置供應電能。與之相連并接納電能的組件，統稱為負載。直流電子負載，作為一類關鍵的測試設備，在直流電源的調試檢測中扮演著舉足輕重的角色。
二、直流電子負載的構成與功能
直流電子負載運作時，靠調控內部功率 MOSFET 或晶體管的導通量，依循功率管的耗散功率來消納電能。其卓越之處在于，能精準檢測電源電壓、細致調節負載電流，且具備模擬負載短路、高速動態拉載等功能，這些特性使其成為直流電源測試環節中不可或缺的利器，廣泛適用于電池、太陽能電池板、LED 驅動器、DC-DC 轉換器以及燃料電池等眾多直流電源的測試場景。
三、直流電子負載的工作模式詳解
（一）恒流（CC）模式
將電子負載設定于恒流模式，核心表現為無論電壓如何波動，電流值始終保持恒定。需著重注意，此模式下電壓不可進行編程設定。一旦 DUT 施加的電壓超出規定電流范圍所容許的電壓值，電子負載的過壓保護機制即刻啟動，致使跳閘并切斷輸入。
在電流值設定方面，可在高量程與低量程的范圍內予以編程。若所設量程值處于量程重疊區間，負載將默認選取低量程。倘若電流配置逾越低量程范疇，負載則自動校準輸入至低量程內的峰值。常見的恒流電路如圖所示，
憑借該電路可便捷獲取高精準度的電流值。其中，R3 承擔取樣電阻的角色，VREF 為給定信號源。當賦予 VREF 信號時，若 R3 上的電壓低于 VREF，即 VOP07 的 - IN 小于 + IN，OP07 增大輸出功率，提升 MOS 導通程度，相應地，流經 R3 的電流也隨之增大。反之，若 R3 上的電壓高于 VREF，即 - IN 超過 + IN，OP07 減少輸出，MOS 導通程度降低，流經 R3 的電流亦相應減小。借此，電路得以始終保持恒定的電流供應，達成恒流工作的目標。
憑借該電路可便捷獲取高精準度的電流值。其中，R3 承擔取樣電阻的角色，VREF 為給定信號源。當賦予 VREF 信號時，若 R3 上的電壓低于 VREF，即 VOP07 的 - IN 小于 + IN，OP07 增大輸出功率，提升 MOS 導通程度，相應地，流經 R3 的電流也隨之增大。反之，若 R3 上的電壓高于 VREF，即 - IN 超過 + IN，OP07 減少輸出，MOS 導通程度降低，流經 R3 的電流亦相應減小。借此，電路得以始終保持恒定的電流供應，達成恒流工作的目標。
（二）恒壓（CV）模式
電子負載處于恒壓模式時，負載模塊旨在消耗足額電流，以掌控電源電壓，使其契合程序預設的數值。CV（恒壓）操作設立了電流限制。當負載電流處于電流限制所框定的區間內，輸出電壓方能維系程序所設定的狀態。
然而，當輸出電流觸及電流極限時，設備將不再延續恒壓模式，輸出電壓亦不再恒定。此時，電子負載轉而調節輸出電流，使其契合電流限制設定。若電壓持續攀升，直至逾越規定電流范圍所允許可電壓或最大功率閾值，過壓保護機制將激活，觸發跳閘并關停輸入。恒壓電子負載電路圖如圖所示。MOS 管上的電壓經 R2 和 R3 分壓處理后輸入運放 + IN，與給定值展開對比。A 點電壓的波動會引發 R2 上的電壓變動，經 LM358 運放作用后，影響 Q1 的導通程度，進而約束 A 點電壓波動，確保 A 點恒壓狀態。
（三）恒阻（CR）模式
電子負載處于恒阻模式時，模塊所消耗電流與電壓呈正比關系。電阻可在三個重疊電阻范圍（高、中、低）內予以編程設定。負載將擇取與編程電阻值相匹配的范圍。若電阻值落入范圍重疊區間，負載將優先選取分辨率最優的范圍。一旦當前輸入設定超越所選量程，負載將自動校準輸入設置，調整至新選量程內最切近的可用值。電路中，A 和 B 兩點的電壓經 R4 施加于 LM358 的 + IN 腳，從而掌控 R1 上的電壓，進而在 R1 中形成對應電流。AB 兩點電壓與電路中電流的比值，即構成 AB 兩點的等效電阻。當 AB 兩點電壓發生變動時，R1 上的電壓隨之調整，流經 R1 的電流亦相應改變，借此保障電路的恒阻屬性。
（四）恒功率（CP）模式
電子負載處于恒功率模式時，負載模塊依據程序預設的恒功率數值，動態調整被測設備的功耗。借助測量輸入電壓與電流，進而調控輸入功率，并依據 AD 轉換器的測試數據流實時校準輸入功率。當下，多數電子負載采用恒流電路來兌現恒功率功能。其原理是 MCU 采樣輸入電壓后，依循設定功率值核算輸出電流。當然，亦可借助硬件手段達成，圖示為經硬件實現恒功率的方塊圖。
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