电子负载中的CC模式如何运用？

时间： 2023-10-20 来源：鼎阳硬件智库公众号

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电子负载和电源相反，是通过控制内部功率或晶体管的导通量，并依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。鼎阳科技最新推出的SDL1000X / SDL1000X-E 可编程直流电子负载配备了3.5英寸TFT-LCD显示屏，拥有友好的人机交互界面和优异的性能指标，其输入范围可达DC 150V/30A 300W，同时提供标准SCPI通讯协议，方便组建智能化测试平台，可应用于多个行业，例如电源行业、实验室通用测试、LED照明行业、汽车电子等多种领域。

电子负载的静态操作模式有恒流模式（CC）、恒压模式（CV）、恒阻模式（CR）、恒功率模式（CP）四种模式，针对不同的测试环境我们可以选择不同的模式实现不同的功能。

图1：SDL1000X电子负载

01、用电子负载CC模式测试的优势

蓄电池和直流电压源是现在常用的电源，广泛应用在手机、相机、小家电甚至汽车上。在蓄电池的生成测试环节，需要测试蓄电池的电池容量、循环寿命、充放电时间等参数，以保障产品的性能。而在这些测试过程中，往往需要让蓄电池以指定的电流恒流放电。在传统的生产中，由于蓄电池放电会造成电池两端的电压不断下降，如果要维持输出恒定电流，我们就需要不断地减小放电电阻。这很难通过人工的手动操作来精确控制，但使用电子负载的恒流模式就可以完美解决这个问题，既可以减少工人的工作量，也能提高测试的精度。同样的测试中，在手动测量电压源时，我们常常需要调整负载电阻值，来实现不同电流电压的输出，十分繁琐。利用直流电子负载的CC模式之后，可以简单地控制电流，就可以实现电压源的电压测试。

02、电子负载CC模式原理

恒流模式是电子负载让输出源持续输出一个不受输出源电压影响的恒定电流，其工作原理如图2所示。图中UL是外加的负载电压，IL是直流电子负载提供的负载电流，Eref是基准电压，RD是检测电阻，由于负载电流IL＝Eref/RD，而电阻RD固定不变，所以负载电流IL只与基准电压Eref的大小有关而与负载电压UL无关。负载电流IL流经电阻RD得到的电压作为误差放大器A的一个信号，可变基准电压Eref作为误差放大器A的另一个信号，改变基准电压Eref的值可通过误差放大器A来控制流过功率晶体管Q上的负载电流的大小。若基准电压Eref保持在某一值上，则无论负载电压UL如何变化，负载电流IL都维持在一个恒定的电流值。

图2：CC模式原理

03、电子负载CC模式在电池测试中的应用

锂电池循环寿命测试方案

在电池生产中，电池的循环寿命是电池测试中的重要环节。以GJ-156192-2S1P 5000mAh聚合物锂离子电池为例，电池容量：5000mAh；额定电压：7.4V；充电上限电压：8.74V；充电模式为恒流恒压充电至8.4V（标准，0.2C）；放电模式为恒流恒压放电至5.5V；为了测试电池的循环寿命，需以0.2C充电至8.4V再用0.2C放电至5.5V，当放电电容电量降至初始容量的80%，则认定整个过程的时长为该电池的循环寿命。

为了实现此目的，我们需要的仪器为：SPD3000X系列可编程直流电源，SDL1000X电子负载和一台PC。

测试的流程为：PC检测电子负载所测量的电池数据，对其分析电量是否达到8.4V；如达到8.4V，可直接控制电子负载进行放电，如未达到，则控制SPD3000X对电池进行充电，当电子负载检测到电池电压降至5.5V时，停止放电，判断电池放电容量：若大于80%，则PC控制电源为电池充电，充至8.4V后停止充电，再由电子负载继续放电，直到检测到放电电容量降至初始容量的80%，此测试结束，PC记录测试的次数。

由此可全程由程序控制电池循环寿命测试。

图3：电池循环次数测试流程图

电池放电测试

为了测试电池的放电过程，我们使用一块锂电池和一台SDL1030X直流负载来进行测试。电池的输出端连接到电子负载的输入端，注意正负极的匹配。在电子负载一端我们选择AUX，选择Battery，进去到我们的功能设置界面，选择CC模式，选择需要设置的恒定放电值，还可以选择终止电压、放电电容和放电时间等参数。由于测试电压为锂电池，所以设置截止电压为锂电池的一般最低工作电压3V，结合电池的使用环境，设置恒流电流为0.1A。打开电子负载，开始电池容量测试。

图4：电子负载连接

测试开始时，直流电子负载非常准确地控制电流，实时记录当前损耗的电池容量。随着电池电压下降，电子负载及时准确地进行调整，稳定电流在0.1A。在经过一段时间后，电压下降到设置的3V以下，电子负载立刻停止了测试。通过电子负载的界面，我们可以查看电池的容量。在这次电池容量测试中，电池测试的容量为137mAh，放电时间为1小时22分。

图5：测试结果图片

04、直流电压源恒压模式负载调整率测试

额定输入电压的情况下，在满载范围内改变输出负载的大小，测试此时的输出电压相对于设定值的百分比。这反映了在改变负载的条件下，电路维持预定输出电压的能力。一般称为负载调整率，公式如下：

设备连接与测试

这次使用的设备是SPD3303X直流电源、SDM3055 万用表和SDL1030X直流电子负载。

连接测试：测试环境为实验室，测试温度为室温。

SPD3303X使用220V AC供电，其输出端接在电子负载的测试端子上，万用表的表笔接在电源输出端子的正、负极。注意固定好万用表的表笔，否则会影响测试结果。

打开各个设备的电源，电子负载设置为恒流模式，万用表设置为DCV档位的自动量程。（此次测试，只以SDP3303X 5V恒流输出电压作为测量实例，其他恒流档位输出可参考本次测试。）

在参数设置上，SPD3303X设置为5V/3.2A，打开输出，可以从万用表上读取出此时电源空载时的输出参数。接下来，依次设置电子负载为0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、3.2A，然后依次记下万用表的读数。

图6：电源负载调整率连接测试

测试结果

通过上面的测试，从万用表得到了以下数据：

表1：测试结果记录

利用测试得到的数据，我们可以根据前面的公式进行计算：SDP3303X的恒压模式负载调整率为0.0125%，符合产品规格标准：0.01%+2mV。

05 结论

在以上的测试中，直流电子负载都发挥了巨大的作用，不但减少了以往手动测试的低效，提高了测试的效率，改进了测试的流程，也使得整个过程更为自动化，方便测试与数据的管理，为现在的多元化电子测试提供了一个新的测试方法。

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SDM4055A 系列数字万用表数据手册

描述- SDM4055A系列数字万用表是一款高精度、多功能、自动测量的产品，适用于科研教育、研发机构、检测维修、校准和自动化生产测试等领域。该系列具备5½位读数分辨率，支持多种测量功能，包括基本测量、数学运算、记录仪功能等，并具备触摸屏和真彩TFT-LCD大屏显示。

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鼎阳可编程直流电源选型表

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产品型号	品类	通道输出V/A/W	显示	分辨率mV/mA	设定精度	回读精度
SPS5041X	直流电源	1通道，40V/30A/360W	2.4英寸OLED屏	1mV/1mA	电压：0.1%±10mV 电流：0.1%±30mA	电压：0.1%±20mV 电流：0.1%±40mA

选型表 - 鼎阳科技立即选型

SDM4055A 系列数字万用表用户手册

描述- SDM4055A系列数字万用表用户手册详细介绍了该产品的使用方法、功能配置和操作步骤。手册涵盖了安全注意事项、产品简介、快速入门、前面板操作、基本测量功能、辅助系统功能、触发和采样、数学运算功能、显示模式、帮助系统等内容，旨在帮助用户全面了解和掌握SDM4055A系列数字万用表的使用。

型号- SDM4055A,SDM4055A-SC,SDM4055A 系列

2024/10/14 - 鼎阳科技 - 用户指南代理服务技术支持采购服务

【仪器】超高速！鼎阳科技发布SDM4000A六位半数字万用表，6½位读数分辨率，最高可实现50000读数/秒

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2024-11-01 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【仪器】高速测量！鼎阳科技发布SDM4000A系列五、六位半数字万用表，助力自动化产线实现更高效益

2024年10月30日，鼎阳科技发布了SDM4055A五位半高速数字万用表，至此SDM4000A系列具有六位半和五位半两种分辨率。此系列拥有最高50000rdgs/s的读数速率，涵盖11种测量项，6种数学运算功能，并搭载5英寸触摸屏及全新UI设计。在追求准确高效的测试环境中，SDM4000A系列万用表能显著提升产品的测试效率，从而使得自动化产线实现更高的效益。

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