一种电子负载装置，其具有一控制电路，是将电感与负载电流检出用的分流电阻串联连接于作为被测试交流电源的负载而驱动的负载电流控制晶体管的源极，并形成使被测试交流电源的输出电流流动的回路，以输出符合于特定负载电流设定值的栅极驱动电流于该晶体管。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于一种作为直流电源装置或一次电池(放电后不能再使用)、二次电池(可充电重复使用)、燃料电池等负载而使用的电子负载装置，尤其是一种测试负载电流高速变化的被测试电源等特性之用的电子负载装置。
技术介绍
图1为公知技术的电子负载装置与被测试电源的电路构成例及动作原理的说明。被测试电源2的电压输出端子通过连接电缆3，与电子负载装置1连接，通过将因应所定负载电流IL的电压Ein设定为电流设定用控制电压V1，以运算放大器A1比较该电流设定用控制电压V1的输出与负载电流检出用并联电阻R1的电压，通过运算放大器A1的输出电压驱动负载晶体管Q1的栅极，产生的负载电流IL如公式1。IL＝Ein/R1..............公式1进行被测试电源的动态负载动态测试时，电流设定用控制电压会得出不是直流电压而是交互重复相当于二值负载电压值的控制电压输出的矩形波或电压波状的电压，或是任意波形相对于被测试电源的所要的负载电流波形。在测试对于该负载电流高速变化的被测试电源的特性时，因为电子负载装置侧要求高的直通率(through rate)，所以由运算放大器A1与负载晶体管Q1构成的负载电流控制回路的频率特性，必须尽可能利用宽区域使控制响应特性达到高速。要达到高速的负载电流流动，连接被测试电源2与电子负载装置1的连接电缆3的阻抗(impedance)必须要足够的低。虽然若该连接电缆3使用符合负载电流较粗的电缆时，可以忽视该影响，但因电缆长度比例所产生的电缆阻抗成分的增加，会对控制响应特性的高速化产生各种不良的影响。图2中，为了进行动态负载动态测试，负载电流控制用电压V3，可以产生一定时间间隔的矩形波电压，利用负载电流检出用并联电阻R1所检出的符合负载电流的电压输出，及利用运算放大器A1，将与前述负载电流控制用电压V3的电压差输出到增幅的负载晶体管Q1的栅极，并透过连接电缆3，进行被测试电源2的动态负载动态测试。被测试电源2是由电压V2及内部电阻R2所构成。将连接电缆3的单侧线的等效阻抗当作L31及L32，将该一对电缆作成并行线或绞线，使其磁束相互交叉，将该相互阻抗当作M时，存在于被测试电源2与电子负载装置1之间的连接电缆所产生的阻抗成分，可以视为相当于公式2的L的等效阻抗。L＝L31+L32-2M..............公式2该连接电缆3的等效阻抗L，在动态负载电流增加时，会呈如公式3所示的直通率的S，与通过连接电缆3的电压降e如公式4所示的关系式，该电压降e在接近被测试电源的直流输出电压时，负载晶体管Q1的漏极、源极间的电压会达到饱合，从公式5所示的关系式，呈几乎是公式6的直通率。S＝di/dt.....公式3e＝L×S＝L×di/dt.....公式4 L×di/dt＝E.....公式5S＝di/dt＝E/L....公式6在此，将被测试电源的输出电压当作E、负载晶体管Q1的漏极、源极间电压的饱合时间当作T，如公式7所示，在该电压饱合时间中，负载电流会产生不是原本的电流值或非原来的电流波形的情形，而为了防止这样的影响，公知的简便的方法是缩短连接电缆，减少连接电缆的等效阻抗L，使得到目的直通率的高负载电流波形。T＝L×E/I....公式7改变观点来看，在不论是被测试电源的静态负载测试等、过渡的电流波形的用途中，来试看看连接电缆长的等效阻抗大时的举动；负载电流急速增加时，前述的电压饱合现象会短时间发生，之后会稳定落在一定的设定电流值，所以，及时有电压饱合时间，多半也不会有任何问题。但是，公知技术的电子负载，从电压饱合到回复过程中，要防止超过设定电流值的过流(over shunt)问题极为困难，而必须采取使电压饱合现象不会发生的范围的和缓的直通率负载设定等权宜的装置。另外的问题之一是，连接电缆的等效阻抗L会对电子负载控制回路特性产生很大的影响。若追求高速响应而使控制回路的频率区域放宽时，随着连接电缆的阻抗L增大，会使回路特性的振幅余裕及相位余裕减少，产生过流特性(over shunt)，而引起电子负载连续振荡的问题。公知技术，为了让连接电缆的阻抗即使增大到某一程度，也不会发生振荡，会利用图2的运算放大器A1通过电容C10、电阻R10的频率过滤装置，降低频率区域，而大幅牺牲应答速度。因此，对高速响应的电子负载是很大的障碍。以下就电子负载所要求的另一个特性作叙述。考虑到被测试电源的电源激活测试时，对于电子负载，多半是在被测试电源的电源关闭时，预先设定激活后的负载电流值或负载阻抗值。此时，电子负载即使在未施加被测试电源的输出电压的状态下，仍可设定负载电流，所以，负载晶体管Q1会呈最大驱动应该流动负载电流的栅极电压。在此状态下，在被测试电源的电源打开时，有时会发生大幅超过过渡性设定负载电流的短路电流流动的情形。这会因电子负载的负载设定控制回路的应答速度及被测试电源的输出电压激活时间而有所差异，但是，公知技术的电子负载及一般的被测试电源中，会是很大的问题，即检出电子负载的端子电压，在该检出值于一定的临界值(threshold)电压以下时，将在被测试电源的电源关闭时所看不见的负载晶体管的栅极驱动遮断或降低，而在超过临界值电压时使负载电流控制回路动作等的装置。附加该电路，会使被测试电源的动作开始时间延迟，以及在临界值电压以下时经常会遮断负载电流等的障碍产生。参照专利文献1及专利文献2等专利文献1特开平06-113450号公报(第4-9项、图1)专利文献2特开2001-134326号公报(第11-14项、图2)
技术实现思路
本专利技术在于提供一种具有急剧负载电流变动及广范围频率响应特性的电子负载装置的电路方式及装置，其可以解决如上所述公知的电子负载装置的课题，减轻在急剧的负载电流变动时的电子负载装置控制回路特性的响应特性、电子负载装置与被测试电源连接电缆的阻抗影响，解决从电压饱合状态的恢复时间延迟的过流(over shunt)课题。本专利技术是一种包含作为被测试电源2的负载而动作的晶体管Q1，与控制对应电流设定值的电流流入晶体管的控制电路的电子负载装置，将阻抗L1串联插入负载晶体管的源极而构成。再者，本专利技术将二极管的非直线组件插入构成该控制电路的运算放大器的回授电路而构成。如上述的说明，本专利技术的电子负载装置，比起公知技术的电子负载装置，具有广范围的频率区域的负载电流响应特性，且不易受到与被测试电源的连接电缆的寄生阻抗的影响，所以，在被测试电源的急剧负载动态测试及激活时的特性评价测试等，公知技术的电子负载装置很难进行的测试，本专利技术的电子负载装置可以进行这样的高速负载响应特性测试。附图说明图1是公知技术的电子负载装置的电路构成图。图2是考虑连接电缆的影响的公知技术的电路构成图。图3是公知技术的电路构成图。图4的本专利技术权利要求1所记载的一实施例的电路构造。图5A～图5E是图3的电路构造的特性图。图6A～图6E是图4的电路构造的特性图。图7是本专利技术权利要求1所记载的栅极电流测定的说明图。图8是显示栅极电流测定方法的一个例子。图9A～图9C是公知技术的响应特性图。图10A～图10C是本专利技术权利要求1所记载的一实施例的响应特性图。图11是考虑公知技术的激活特性的电路构造图。图12是考虑本专利技术权利要求1所记载的一实施例的激活特性的电路构造图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：似鸟宪治，
申请(专利权)人：计测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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