常見問題

3250系列 交直流電子負載應用說明

3250 系列包含 3250 (60V / 20A / 300W),3251(150V / 8A / 300W),及3252 (300V / 4A / 300W) 為一 300W 交直流電子負載,適用於直流、交流或直交流電源之測試,例如交流 - 直流電源供應器,交流 -直流電壓轉換器 (adapter),直流 - 直流電源供應器 、直流 - 交流電源供應器,交流變壓器,電話交換機系統振鈴信號產生器等。如圖一至圖五所示:
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本文將就 3250 系列之交流操作、直流操作及其他操作等應用逐一說明 :

圖一 交流-直流電源供應器應用例




圖二 直流-直流轉換器應用例

 

圖三 直流-交流轉換器應用例







圖四 變壓器測試應用例



圖五 電壓整流器測試應用例
 

1. 交 流 操 作

3250 於交流操作使用時可分為兩種負載操作模式:分別為定電流與定電阻模式

1.1. 定電流操作模式

1.1.1. 3250 系列交直流電子負載連接於交電源時,如圖六所示 ,於定電流(CC mode) 模式下 3250 系列依據所設定之負載電流自交 (直) 流電壓源吸取電流而此電流不隨交(直) 流電壓源之電壓改變而變化 。

圖六 3250 於交直流電壓源時定電流操作模式之等效電路
 

1.1.2. 定電流操作模式適用於交流電源之負載調整率或電源容量等測試之用,上述是電流模式下其所設定之負載電流可為由面板上電流調整錶予以設定由 GPIBRS-232C 介面經由程式設定之。

1.1.3. 3250 系列負載定電流操作時,需設定其負載頻率 ,與輸入交流電源之頻率相同,才能確保負載電流之波形與電壓之波形同步 。(3250 系列內部具有零交越點偵測器,偵測位於負載輸入端 Load input 的電壓波形)同時 3250 系列內部建有五種不同的峰值係數電流波形,其分別為1.414、2、2.5、3.0、3.5,適用於測試輸入電壓源之峰值電流輸出能力 。其原理方塊圖如下 :

 

圖七 3250系列之定電流操作模式之原理方塊圖

1.2. 定電阻操作模式

1.2.1. 3250 系列負載連接於交流電源時,如圖八所示,於定電阻(CR mode)模式下,其所設定之負載電流隨入電壓呈一正比關係,即負載電流線性地隨輸入電壓升高而增加。



圖八 3250於交流電壓源時定電阻操作模式之等效電路
 

1.2.2. 定電阻操作模式適用於交流電源之啟動時,或過電流測試時使用,當然亦能用來測試負載調整率或電源容量,只是這方面就沒像定電流模式那麼方便,其原因是電壓源之輸出電壓會隨負載電流之增加而下降,因此兩者是互動的,如此就必須同時記錄電壓、電流值並計算變動率,就不像定電流模式時,其負載電流是固定的,僅要記錄電壓便可以知道變動率。

1.2.3. 3250 系列於定電阻操作時 ,不需設定其負載頻率,這時候電子負載之電流波形之參考源為電壓波形訊號,其原理方塊圖如下:




圖九 3250系列之定電流操作模式之原理方塊圖

2. 直流操作

3250 系列於直流操作使用時,可分為兩種操作模式,分別為定電流與定電阻模式

2.1. 電流模式同 1.2.1 唯將 AC 電源變更為直流源如圖十所示,於直流輸入電源時,其頻率設定應設 於 0 Hz,其負載電流波形始能恆為固定值 ,若設定於 50Hz或 60Hz,則負載電流波形會呈現 50Hz 或 60Hz 之電流波形。




圖十 3250於直流電壓源時定電流操作模式之等效電路

 

2.2. 定電阻模式


 同2.2.1,唯將 AC 電源變更為直流電源,如圖十一所示 。



圖十一 3250於直流電壓源時定電阻操作模式之等效電路
 

3. 其他操作注意事項

3.1.電 錶

3250 系列交直流電子負載內含有三個交直流 RMS 電錶 ,分別是電壓 、電流及伏特 錶 ,另具有伏安 (VA) 錶顯示功能 (由電壓電流錶乘積而得),上述四種數值對交直 流測量均適用,毋需做任何設定切換,3250 系列始終隨地更新顯示 , 其更新率約每 秒 2 次由 於 3250 系列面板上僅可同時顯示兩個數值 ,因此可使用 VA/W 按鍵來顯示 V,A 或 W,VA之顯示。 其方塊圖如圖十二所示

 

圖十二 3250 系列交直流電子負載內電錶之結構方塊圖

3.2.GO/NG 比較

3250 系列內含量測數值上下限比較功能 ,當量測數值位於所設定之上下限以內時為 GO 或合格 ,當量測數值位於所設定之上下限以列時為 NG 或不合格,此時面板上的 NG LED 顯示器亮起 , 以表示不合格狀態。 3250 系列量測數值包含電壓、電流、瓦 特伏安四項,每項均有其個別的上下限值,而測量數值必須同時符合四項上下限值 方為合格或 GO,否則便為不合格或 NG。 ※ 註:3250 系列顯示面板上僅在 NG (不合格) 時 LED 才會點亮 。若以邏輯符號表示時結果如下所示: 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 以功能方塊圖表示時結果如下圖所示:

圖十三 3250 系列 GO/NG 功能方塊圖 ( 放大圖 )
 

3.3.LOAD ON/OFF

此按鍵控制 3250 系列電子負載為開或關的電開關 ,當設定為開(LED為ON)時,3250 系列可依設定之 CC 或 CR 模式自電壓源吸取電流流經 3250 系列負載, 改變負載設定值便可變更負載波形電流。當 LOAD 按鍵設定為關(LED 為 OFF)時,3250 系 列應停止負載工作,此時電流錶應為 0 安培 (A)。※註:3250 系列的電錶不論 LOAD 為 ON 或 OFF,均自行更新量測,不受 Load ON或OFF 的影響 。

3.4.Vsense ON/OFF

電壓檢知開或關按鍵及其 LED 顯示器 ,於 3250 系列上 Vsense connector 為連接至待測物上特定點 (如輸出端)供量測控制之用。其方塊圖如圖十所示,而 Vsense on/off 則控制 3250 系列 Vsense 取得信號 ( Vsense ON )或自 Load input取得信號 (Vsense off),與 Vsense on/off 相關量測或控制者為電壓錶及定電阻模式 。定電流模式之零交越檢知器與 Vsense on/off 設定無關 ,因為連接於 Load input 端,直接從 Load input 端取得交流電壓波形信號

3.5. 定電流操作模式時之相關設定

3250 系列於定電流模式時,需按下 Freq. 鍵頻率 (Freq.),波形資料庫 (BANK) 同步信號 源 (SYNC on/off),茲分別說明如下:

3.5.1. 頻率:如 1.1.3 之說明, 3250 系列於 CC 模式下 ,在交流操作時,必須設定內部負載電流波形產生器之頻率值與輸入電源之頻率相同才能同步,以便取得瞬時電壓 與電流波形之相關位置。3250 系列之頻率規格範圍為 0 Hz(直流),10 Hz~999 Hz(交流)﹛A而實際可設定之範圍為 0.0 Hz~99.9 Hz,100 Hz~999 Hz(解析度為 0.1 Hz 及 1 Hz),上限差別主要是由於目前缺乏一個由 0~999 Hz 之交直流檢驗電源設備,目前一般設備規格僅達400 Hz,因此才有上述標示規格實際規格之差別。

3.5.2. Bank 波形資料庫 3250 系列內部對 CC 模式下具有內建的峰值電流選擇,其分別 1.414、2.0、2.5、3.0、3.5 共五個,實際上 3250 系列內部仍保留了12 個波形資料庫(上述五個波形稱為 1個波形資料庫 WaveformBank)也就是說 3250 系列共可儲存 60個負載電流波形。實際上,波形資料庫以EPROM 來儲存 ,3250 系列內部將數位資料經由 D/A 轉換與頻率控制後轉換為實際之負載電流波形。當 CC模式的五個峰值係數負載電流波形及 CR 模式不符需求時,可使用其餘的 55 個波形資料庫,在 3250 系列中,已經內建更多的峰值電流、及方波波形,請有此需要的使用者參閱 3250 系列操作手冊 , 以獲得更詳細的說明。

3.5.3. 同步信號源 3250 系列於交流操作,在定電流 (CC) 模式使用時,必須有同步信號才能使電壓電流波形同步,對於同步信號源則有內部(OFF) 或外部 (ON)可供選擇,其功能方塊圖如圖八所示。 3250 系列之內部同步信號源(請參考定電流模式原理方塊圖),當 3250 系列之同步信號源設定為 SYNC OFF 時選擇為內部自行同步,此時 3250 系列內部之零交越檢知器偵測負載輸入端之電壓波形之零交越信號,將之轉換方波,以控制內部之負載電流波形產生器,並強制與之同步,因此負載電流波形是與電壓波形相關的。但若電壓波形有嚴重失真,例如在一週期內具有 2 個(含)以上的零交越點情形時,上述之內部同步系統便失效,此時宜選用外部同步,才能獲得良好之同步情形,否就僅能使用定電阻模式使負載電流波形與電壓波形相同,解決此類問題。3250 系列用外部同步時,使用者應提供一與電壓同步的方波到 3300A 或 3302 機框 (Mainframe)的 Analog Programming input BNC 輸入端,並將 3250 系列 Module 的 SYNC 設定為 ON 此時 3250 系列定電流波形產生器便能與外部之同步信號同步。

4. 選購資訊

4.1.選購負載模組

3250 系列包含 3250 (60V/20A/300W),3251 (150V/8A/300W),以及 3252 (300V/4A/300W)。首先需選用符合的電壓與電流需求,最接近你應用所需的規格可以得到較高的精確度,如果功率超過單個負載模組 300W 時,可採用負載模組併聯以得到更高的功率需求。

4.2.如何選用 3300 系列機框

4.2.1.當單個負載模組便可滿足測試需求時,選用3302 電子負載機框將是個最好的選擇,如果測試需求為未來能擴充更多的負載模組之數目時,3300A 機框可容納高達四組之電子負載模組,尚未使用之負載模組可先訂購空白面板。

3302 與 3300A 電子負載機框於訂購時可包含或不包含 GPIB 介面。

4.2.2 3300A 機框可適用高達四個 3310 及/或 3250 系列電子負載模組的任何組合,於需要多個或混合負載的應用下,這是最佳的選擇。

4.2.3 3300A 與 3302 機框可以搭配負載模組併聯使用,於併聯時並沒有數量的限制,而是完全視需求的組數及功率而定。

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