3250系列 交直流电子负载应用说明



3250 系列包含 3250 (60V / 20A / 300W)，3251(150V / 8A / 300W)，及3252 (300V / 4A / 300W) 为一 300W 交直流电子负载，适用于直流、交流或直交流电源之测试，例如交流 - 直流电源供应器，交流 -直流电压转换器 (adapter)，直流 - 直流电源供应器 、直流 - 交流电源供应器，交流变压器，电话交换机系统振铃信号产生器等。如图一至图五所示：

本文将就 3250 系列之交流操作、直流操作及其他操作等应用逐一说明 ：









图一 交流-直流电源供应器应用例







图二 直流-直流转换器应用例








图三 直流-交流转换器应用例







图四 变压器测试应用例








图五 电压整流器测试应用例


1. 交 流 操 作

3250 于交流操作使用时可分为两种负载操作模式：分别为定电流与定电阻模式

1.1. 定电流操作模式

1.1.1. 3250 系列交直流电子负载连接于交电源时，如图六所示 ，于定电流(CC mode) 模式下 3250 系列依据所设定之负载电流自交 (直) 流电压源吸取电流而此电流不随交(直) 流电压源之电压改变而变化 。


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图六 3250 于交直流电压源时定电流操作模式之等效电路



1.1.2. 定电流操作模式适用于交流电源之负载调整率或电源容量等测试之用，上述是电流模式下其所设定之负载电流可为由面板上电流调整表予以设定由 GPIBRS-232C 介面经由程式设定之。

1.1.3. 3250 系列负载定电流操作时，需设定其负载频率 ，与输入交流电源之频率相同，才能确保负载电流之波形与电压之波形同步 。 (3250 系列内部具有零交越点侦测器，侦测位于负载输入端 Load input 的电压波形）同时 3250 系列内部建有五种不同的峰值系数电流波形，其分别为1.414、2、2.5、3.0、3.5，适用于测试输入电压源之峰值电流输出能力 。其原理方块图如下 ：


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图七 3250系列之定电流操作模式之原理方块图



1.2. 定电阻操作模式

1.2.1. 3250 系列负载连接于交流电源时，如图八所示，于定电阻(CR mode)模式下，其所设定之负载电流随入电压呈一正比关系，即负载电流线性地随输入电压升高而增加。


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图八 3250于交流电压源时定电阻操作模式之等效电路


1.2.2. 定电阻操作模式适用于交流电源之启动时，或过电流测试时使用，当然亦能用来测试负载调整率或电源容量，只是这方面就没像定电流模式那么方便，其原因是电压源之输出电压会随负载电流之增加而下降，因此两者是互动的，如此就必须同时记录电压、电流值并计算变动率，就不像定电流模式时，其负载电流是固定的，仅要记录电压便可以知道变动率。

1.2.3. 3250 系列于定电阻操作时 ，不需设定其负载频率，这时候电子负载之电流波形之参考源为电压波形讯号，其原理方块图如下：


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图九 3250系列之定电流操作模式之原理方块图




2. 直流操作

3250 系列于直流操作使用时，可分为两种操作模式，分别为定电流与定电阻模式

2.1. 定电流模式同 1.2.1 唯将 AC 电源变更为直流源如图十所示，于直流输入电源时，其频率设定应设 于 0 Hz，其负载电流波形始能恒为固定值 ，若设定于 50Hz或 60Hz，则负载电流波形会呈现 50Hz 或 60Hz 之电流波形。


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图十 3250于直流电压源时定电流操作模式之等效电路

 


2.2. 定电阻模式

同2.2.1，唯将 AC 电源变更为直流电源，如图十一所示 。


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图十一 3250于直流电压源时定电阻操作模式之等效电路
 



3. 其他操作注意事项

3.1. 电表

3250 系列交直流电子负载内含有三个交直流 RMS 电表 ，分别是电压 、电流及伏特 表 ，另具有伏安 (VA) 表显示功能 (由电压电流表乘积而得），上述四种数值对交直 流测量均适用，毋需做任何设定切换，3250 系列始终随地更新显示 ， 其更新率约每 秒 2 次由 于 3250 系列面板上仅可同时显示两个数值 ，因此可使用 VA/W 按键来显示 V，A 或 W，VA之显示。其方块图如图十二所示


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图十二 3250 系列交直流电子负载内电表之结构方块图



3.2. GO/NG 比较

3250 系列内含量测数值上下限比较功能 ，当量测数值位于所设定之上下限以内时为 GO 或合格 ，当量测数值位于所设定之上下限以列时为 NG 或不合格，此时面板上的 NG LED 显示器亮起 ， 以表示不合格状态。 3250 系列量测数值包含电压、电流、瓦 特及伏安四项，每项均有其个别的上下限值，而测量数值必须同时符合四项上下限值 方为合格或 GO，否则便为不合格或 NG。 ※ 注：3250 系列显示面板上仅在 NG (不合格) 时 LED 才会点亮 。若以逻辑符号表示时结果如下所示： GO = (VL≦V≦VH) ︿ (AL≦A≦AH)︿(WL≦W≦WH)︿(VAL≦VA≦VAH) NG = (V＞VH) ﹀ (V＜VL) ﹀ (A＞AH) ﹀ (A＜AL) ﹀ (W＞WH) ﹀ (W＜WL) 

﹀ (VA＞VAH) ︿ (VA＜VAL) 若 NG 以功能方块图表示时结果如下图所示：


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图十三 3250 系列 GO/NG 功能方块图


3.3. LOAD ON/OFF

此按键控制 3250 系列电子负载为开或关的电开关 ，当设定为开（LED为ON）时，3250 系列可依设定之 CC 或 CR 模式自电压源吸取电流流经 3250 系列负载， 改变负载设定值便可变更负载波形电流。当 LOAD 按键设定为关（LED 为 OFF）时，3250 系 列应停止负载工作，此时电流表应为 0 安培 (A)。 ※注：3250 系列的电表不论 LOAD 为 ON 或 OFF，均自行更新量测，不受 Load ON或OFF 的影响 。


3.4. Vsense ON/OFF

电压检知开或关按键及其 LED 显示器 ，于 3250 系列上 Vsense connector 为连接至待测物上特定点 (如输出端）供量测控制之用。其方块图如图十所示，而 Vsense on/off 则控制 3250 系列 Vsense 取得信号 ( Vsense ON )或自 Load input取得信号 (Vsense off)，与 Vsense on/off 相关量测或控制者为电压表及定电阻模式 。定电流模式之零交越检知器与 Vsense on/off 设定无关 ，因为连接于 Load input 端，直接从 Load input 端取得交流电压波形信号。


3.5. 定电流操作模式时之相关设定

3250 系列于定电流模式时，需按下 Freq. 键频率 (Freq.)，波形资料库 (BANK) 同步信号 源 (SYNC on/off)，兹分别说明如下：


3.5.1. 频率：如 1.1.3 之说明， 3250 系列于 CC 模式下 ，在交流操作时，必须设定内部负载电流波形产生器之频率值与输入电源之频率相同才能同步，以便取得瞬时电压 与电流波形之相关位置。 3250 系列之频率规格范围为 0 Hz（直流），10 Hz～999 Hz（交流）﹛A而实际可设定之范围为 0.0 Hz～99.9 Hz，100 Hz～999 Hz（解析度为 0.1 Hz 及 1 Hz），上限差别主要是由于目前缺乏一个由 0～999 Hz 之交直流检验电源设备，目前一般设备规格仅达400 Hz，因此才有上述标示规格实际规格之差别。


3.5.2. Bank 波形资料库 3250 系列内部对 CC 模式下具有内建的峰值电流选择，其分别 1.414、2.0、2.5、3.0、3.5 共五个，实际上 3250 系列内部仍保留了12 个波形资料库(上述五个波形称为 １个波形资料库 WaveformBank）也就是说 3250 系列共可储存 60个负载电流波形。实际上，波形资料库以EPROM 来储存 ，3250 系列内部将数位资料经由 D/A 转换与频率控制后转换为实际之负载电流波形。当 CC模式的五个峰值系数负载电流波形及 CR 模式不符需求时，可使用其余的 55 个波形资料库，在 3250 系列中，已经内建更多的峰值电流、及方波波形，请有此需要的使用者参阅 3250 系列操作手册 ， 以获得更详细的说明。


3.5.3. 同步信号源 3250 系列于交流操作，在定电流 (CC) 模式使用时，必须有同步信号才能使电压电流波形同步，对于同步信号源则有内部（OFF) 或外部 (ON)可供选择，其功能方块图如图八所示。 3250 系列之内部同步信号源（请参考定电流模式原理方块图），当 3250 系列之同步信号源设定为 SYNC OFF 时选择为内部自行同步，此时 3250 系列内部之零交越检知器侦测负载输入端之电压波形之零交越信号，将之转换方波，以控制内部之负载电流波形产生器，并强制与之同步，因此负载电流波形是与电压波形相关的。但若电压波形有严重失真，例如在一周期内具有 2 个(含）以上的零交越点情形时，上述之内部同步系统便失效，此时宜选用外部同步，才能获得良好之同步情形，否就仅能使用定电阻模式使负载电流波形与电压波形相同，解决此类问题。 3250 系列用外部同步时，使用者应提供一与电压同步的方波到 3300A 或 3302 机框 (Mainframe)的 Analog Programming input BNC 输入端，并将 3250 系列 Module 的 SYNC 设定为 ON 此时 3250 系列定电流波形产生器便能与外部之同步信号同步。


4. 选购资讯

4.1. 选购负载模组

3250 系列包含 3250 (60V/20A/300W)，3251 (150V/8A/300W)，以及 3252 (300V/4A/300W)。首先需选用符合的电压与电流需求，最接近你应用所需的规格可以得到较高的精确度，如果功率超过单个负载模组 300W 时，可采用负载模组并联以得到更高的功率需求。


4.2. 如何选用 3300 系列机框

4.2.1. 当单个负载模组便可满足测试需求时，选用3302 电子负载机框将是个最好的选择，如果测试需求为未来能扩充更多的负载模组之数目时，3300A 机框可容纳高达四组之电子负载模组，尚未使用之负载模组可先订购空白面板。

3302 与 3300A 电子负载机框于订购时可包含或不包含 GPIB 介面。

4.2.2 3300A 机框可适用高达四个 3310 及/或 3250 系列电子负载模组的任何组合，于需要多个或混合负载的应用下，这是最佳的选择。

4.2.3 3300A 与 3302 机框可以搭配负载模组并联使用，于并联时并没有数量的限制，而是完全视需求的组数及功率而定。




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