高爬升速率電子負載拉載測試方案

一、大功率直流電子負載介紹：

       大功率直流電子負載，每個型號都有L/M/H三個擋位，可以提供精準的電壓，電流量測功能。全系都搭配了使用者自定波形（UDW）和外部訊號控制功能，可供客戶仿真特殊的電流波形。大功率直流電子負載，可用于測試服務器電源，A/D電源模塊，功率電子組件，電池和直流充電樁等。

二、負載介紹

     在使用負載測試待測物時，當負載測試動態大電流(I＞1000A)，高爬升速率(ISR>10A/uS)時，在卸載瞬間電壓超過設備耐壓規格，容易造成設備損壞。

       通過設定測試條件V=10V，CC=250A，ISR=10A/uS并抓取負載端電壓電流波形(綠色是電壓，黃色是電流)，發現負載停止拉載瞬間，會有一個異常高壓(54.7Vdc)。  那電源輸出的電壓V=10V，負載端為什么會產生異常高壓呢？

       我們都知道在電路中，電場和磁場是相互依存的。根據法拉第電磁感應定律在閉合電路中變化的電場必然產生磁場，變化的磁場也必然產生電場，電流越大，變化速率越快，產生的感應電動勢越大。感應電壓（?V）?與回路中感量（?L）?，電流變化率（?di/dt）?之間的關系可以通過公式表達：V=L*di/dt。在我們負載拉載測試回路中，負載等效為一個電阻R、測試回路中的感量等效為一個電感L，那等效電路如下圖：

       當負載Load On，流過負載R的電流瞬間增加，L產生的感應電流方向與R拉載電流反向，回路中感應電壓方向與電源E給負載R的電壓反向，等效電路和負載R端的實際拉載波形如下圖(圖1)。當負載Load Off，流過負載R的電流瞬間減小，L產生的感應電流方向與R拉載電流同向，回路中感應電壓方向與電源E給負載R電壓同向， 等效電路和負載R端的實際拉載波形如下圖(圖2)。

         當拉載ISR繼續增大，負載Load On瞬間產生的反向感應電壓，會對沖降低原測試回路的電壓，有可能會引起實際ISR無法能達到設定值。

      當拉載I_SR繼續增大，負載Load Off瞬間的同向感應電壓，疊加原測試回路的工作電壓后，總的電壓有可能會超過負載元器件規格，就會導致負載異常。

三、高爬升速率電子負載拉載測試方案

      根據上面的理論分析，如果要避免因線路中感應電壓過高，造成設備損壞問題，現提供兩個解決方案：

1、在拉載測試過程中，通過減小I_SR可以降低感應電壓。

2、通過縮短測試回路線長和更換線材，以及絞線和合理的布線，從而降低回路的感量L。

3、通過在負載端外接TVS吸收降低感應電壓。

     瞬態電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡稱TVS。當TVS的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以極快的速度，吸收高達數千瓦的浪涌功率，有效地保護電路中的元器件，免受浪涌脈沖的損壞。對于TVS規格的選擇，需要考慮電壓，電流，功率，時間都滿足測試需求。

     具體舉例來說產品輸出電壓V=10V，63220A-150-2000負載MAX工作電壓V=150V,MAX拉載電流I=2000A，ISR=10A/uS,測試回路的感量L=10uH

4、我們還要考慮時間TVS中的T(Transient)。

四、總結

      負載在實際使用過程中，當拉載電流較大，電流爬升速率過高時候。由于測試回路感量L的存在，必然會產生一個感應電動勢。建議使用示波器監測回路中電壓值，當感應 電動勢的電壓和功率過大時候，可能會超過設備耐壓規格，引起設備損壞。

      我們可以通過降低電流爬升速率ISR，降低測試回路線感（縮短線長，更換編織線，絞線以及合理布線）和外接TVS板，這三個途徑標本兼治可盡量避免負載損壞，滿足客戶的測試需求。