耗能式电子负载及工作方法、软启动单元与流程

本发明涉及测试测量技术领域，具体涉及一种耗能式电子负载及工作方法、软启动单元。

背景技术

在电子、通信、能源等领域中，需要对电源稳压器、蓄电池和功率电子元件等电源设备进行电能输出测试。电子负载式常用的一种测试测量设备，它利用各种电路的组合功能来模拟真实环境下的用电设备或负载，用来对充电器、电池等电源输出设备进行测试和评估。

耗能式电子负载将计算机控制技术与传统电子负载的功能相结合，能够提供各种不同性质以及不同参数的负载功能，具有简单的电阻负载无法比拟的优越性，在生产和科研实践中得到广泛的应用。耗能式电子负载通过控制内部功率晶体管的导通量，来精确调整晶体管吸收的电流或承载的功率。

耗能式电子负载的主要功能部件晶体管采用有源并联的方式已保证每只晶体管吸收电流或承载功率的一致性。耗能式负载的有源驱动电路在测试电源时开机晶体管就短路，进一步导致电路超载输出，烧毁被测试的电源设备。根据对事故原因的统计，大多数烧毁电源的事故发生在刚开机时，因为开机上电的过程中，电路有一段短暂的非稳态阶段，耗能式负载采用的晶体管一般为N沟道增强型场效应管，对于有源驱动单元属于容性负载，上电瞬间需要吸收大量电流，导致有源驱动电路容易进入震荡或饱和状态，进一步导致电源过载或短路。

为了减少这种异常情况的发生，在测试系统中，一般要求先将电子负载开机，进入准备工作状态；然后再对电源开机，设置电压电流等参数，让电源进入输出状态；最后启动电子负载进行拉载测试，这种操作很大程度上减少了耗能式负载震荡的情况。

但是，在实际使用过程中，客户经常会先直接将电源开启并使电源进入带载状态，然后再将电子负载开机设置参数后进行拉载测试。这种非常规操作简便直接，可以避免来回设置电源和负载，正因为这种操作的顺承性，在实际生产及实验场合经常出现，于是就会导致被测电源在耗能式电子负载开机过程中就被引发震荡或者短路，电源刚被接上测试系统就超载或烧坏，在生产测试过程中造成经济损失。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种耗能式电子负载及工作方法、软启动单元，以解决因为耗能式电子负载在开机过程中的非稳定性，引起负载和电源工作异常或烧坏的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耗能式电子负载，包括：

晶体管；

有源驱动单元，其输出端连接晶体管的栅极，用于控制晶体管在开机后处于截止状态；以及

软启动单元，连接晶体管的栅极，用于控制晶体管的Vgs电压，使耗能式电子负载在开机时，晶体管处于截止状态。

又一方面，本发明还提供了一种耗能式电子负载用软启动单元，包括：

泄放电路，其包括开关管Q2，所述开关管Q2的集电极连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极与晶体管的栅极相连，所述开关管Q2的发射极接地；

当开关管Q2的基极获得高电平导通时，晶体管的栅极强制接地，以泄放晶体管中Cgs电荷；以及

泄放控制电路，用于延时控制开关管Q2截止，使有源驱动单元对晶体管进行控制。

第三方面，本发明还提供了一种耗能式电子负载的工作方法，包括：

在启动时，通过软启动单元，连接晶体管的栅极，用于控制晶体管的Vgs电压，使耗能式电子负载在开机时，晶体管处于截止状态。

本发明的有益效果是，本发明的耗能式电子负载及工作方法、软启动单元采用自动控制技术确保在开机的过程中耗能式电子负载的晶体管处于截止状态，增强耗能式电子负载在开机过程中的安全系数，可以有效防止耗能式电子负载短路在开机过程中短路，从而有效保护被测电源设备，提高测试系统的稳定性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的传统耗能式电子负载MOS管驱动单元的电路原理图；

图2是本发明的软启动单元的电路原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，耗能式电子负载的主要功能部件晶体管采用有源并联的方式已保证每只晶体管吸收电流或承载功率的一致性。耗能式负载的有源驱动电路在测试电源时开机晶体管就短路，进一步导致电路超载输出，烧毁被测试的电源设备。根据对事故原因的统计，大多数烧毁电源的事故发生在刚开机时，因为开机上电的过程中，电路有一段短暂的非稳态阶段，耗能式负载采用的晶体管一般为N沟道增强型场效应管，对于有源驱动单元属于容性负载，上电瞬间需要吸收大量电流，导致有源驱动电路容易进入震荡或饱和状态，进一步导致电源过载或短路。

为了减少这种异常情况的发生，在测试系统中，一般要求先将电子负载开机，进入准备工作状态；然后再对电源开机，设置电压电流等参数，让电源进入输出状态；最后启动电子负载进行拉载测试，这种操作很大程度上减少了耗能式负载震荡的情况。

但是，在实际使用过程中，客户经常会先直接将电源开启并使电源进入带载状态，然后再将电子负载开机设置参数后进行拉载测试。这种非常规操作简便直接，可以避免来回设置电源和负载，正因为这种操作的顺承性，在实际生产及实验场合经常出现，于是就会导致被测电源在耗能式电子负载开机过程中就被引发震荡或者短路，电源刚被接上测试系统就超载或烧坏，在生产测试过程中造成经济损失。

基于上述技术问题，结合图1和图2所示，本实施例提供了一种耗能式电子负载包括：晶体管，本实施例中该晶体管采用N沟道增强型场效应管，简称MOS管Q10；有源驱动单元，其输出端连接晶体管的栅极，用于控制晶体管在开机后处于截止状态；以及软启动单元，连接晶体管的栅极，用于控制晶体管的Vgs电压，使耗能式电子负载在开机时，晶体管处于截止状态。

详见图2中二极管D3的阳极连接MOS管Q10的栅极，以对传统耗能式电子负载MOS管驱动单元增加软启动单元。

具体的，详见图2，在本实施例中，所述软启动单元包括：泄放电路，其包括开关管Q2，所述开关管Q2的集电极连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极与晶体管的栅极相连，所述开关管Q2的发射极接地；当开关管Q2的基极获得高电平导通时，晶体管的栅极强制接地，以泄放晶体管中Cgs电荷；以及泄放控制电路，用于延时控制开关管Q2截止，使有源驱动单元对晶体管进行控制。

进一步，所述开关管Q2的基极对地连接电容C2。

在本实施例中，所述泄放控制电路包括：电阻R1，电源电压通过电阻R1对电容C1充电；所述电容C1用于控制开关管Q1截止或导通；所述开关管Q1的集电极连接开关管Q2的基极，开关管Q1的发射极接地；当电容C1充满至一定电压后，所述开关管Q1导通，使开关管Q2截止。

所述电容C1的一端接地，另一端通过稳压管Z1连接开关管Q1的基极。

在接通市电，开机后，耗能式电子负载可以采用整流桥输出12V作为有源驱动单元的供电电源，整流桥输出12V经过二极管D2对电容C2充电，使得开关管Q2先导通，MOS管Q10的Vgs电压被强制接地，泄放掉Cgs上的电荷，MOS管Q10将处于截止状态，耗能式电子负载停止工作，不会从电源吸收功率。

整流桥输出12V经过电阻R1对电容C1充电，需要经过软启动延迟时间后，电容C1上电压才能超过6.8V（该电压由稳压管Z1决定）时，于是开关管Q1导通，将开关管Q2的基极电压拉低，使得开关管Q2处于截止状态，于是有源驱动电路进入正常工作状态。

开机后，REV12V是变压器12V绕组经整流桥后的输出电压，该电压在经过稳压芯片产生+12V，REV12V先于+12V到达稳定状态，于是在开机的过程中，软启动单元一直确保MOS管处于截止状态，MOS管一直处于截止状态，也不从电源吸收功率，不会导致电源过载或短路。

开机完成后，有源驱动单元才可以正常控制MOS管，由于有源驱动单元处于微弱负偏置状态，所以MOS管依然处于截止状态。

于是，再开机过程中，通过软启动单元将自动控制MOS管使其处于截止状态；再开机完成后，则通过有源驱动单元的负偏置电压使有源驱动单元的输出微弱伏电压，将MOS管有效控制再截止状态，那么在整个开机及待机状态，MOS管都不会从电源吸收功率。

因此，当耗能式电子负载加入软启动单元后可有效弥补传统耗能式电子负载在开机环节的不足，有效提升耗能式电子负载安全系数，可靠性、实用性和适应性，具有市场推广价值。

详见图2所示，本实施例还提供了一种耗能式电子负载用软启动单元，包括：

泄放电路，其包括开关管Q2，所述开关管Q2的集电极连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极与晶体管的栅极相连，所述开关管Q2的发射极接地；

当开关管Q2的基极获得高电平导通时，晶体管的栅极强制接地，以泄放晶体管中Cgs电荷；以及

泄放控制电路，用于延时控制开关管Q2截止，使有源驱动单元对晶体管进行控制。

针对上述情况，本发明设计一种用于耗能式电子负载的软启动单元，该装置采用自动控制技术确保在开机的过程中耗能式电子负载的晶体管处于截止状态，增强耗能式电子负载在开机过程中的安全系数，可以有效防止耗能式电子负载短路在开机过程中短路，从而有效保护被测电源设备，提高测试系统的稳定性和可靠性。

在本实施例中，所述泄放控制电路包括：电阻R1，电源电压通过电阻R1对电容C1充电；所述电容C1用于控制开关管Q1截止或导通；所述开关管Q1的集电极连接开关管Q2的基极，开关管Q1的发射极接地；当电容C1充满至一定电压后，所述开关管Q1导通，使开关管Q2截止。

本实施例还提供了一种耗能式电子负载的工作方法，包括：

在启动时，通过软启动单元，连接晶体管的栅极，用于控制晶体管的Vgs电压，使耗能式电子负载在开机时，晶体管处于截止状态。

所述软启动单元包括：泄放电路，其包括开关管Q2，所述开关管Q2的集电极连接二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极与晶体管的栅极相连，所述开关管Q2的发射极接地；当开关管Q2的基极获得高电平导通时，晶体管的栅极强制接地，以泄放晶体管中Cgs电荷；以及泄放控制电路，用于延时控制开关管Q2截止，使有源驱动单元对晶体管进行控制。

所述泄放控制电路包括：电阻R1，电源电压通过电阻R1对电容C1充电；所述电容C1用于控制开关管Q1截止或导通；所述开关管Q1的集电极连接开关管Q2的基极，开关管Q1的发射极接地；当电容C1充满至一定电压后，所述开关管Q1导通，使开关管Q2截止。

关于软启动单元的具体实施过程在上述实施步骤中已经进行详细展开，此处不再赘述。

综上，本发明的耗能式电子负载及工作方法、软启动单元采用自动控制技术确保在开机的过程中耗能式电子负载的晶体管处于截止状态，增强耗能式电子负载在开机过程中的安全系数，可以有效防止耗能式电子负载短路在开机过程中短路，从而有效保护被测电源设备，提高测试系统的稳定性和可靠性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。