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为什么电子负载不能串联使用?

    如今随着电子产品电压的不断攀升, 400V , 600V 甚至 1000V ,能满足如此高电压的电子负载型号非常有限。于是很多人就会考虑将多台电子负载串联的办法,但是绝大部分的电子负载都是无法串联使用的。 
    电子负载和直流电池一样,具有正、负极接线端子,一般用于电池产品的测试时吸收电池的功率。当然,除了直流电池,包括 DC-DC 适配器,锂电池,燃料电池或者太阳能板等都会使用到电子负载。 
    如果我们要测试一个固定输出 20V ,*大电流 5A ,功率 100W 的直流电池,那我们就必须使用一台电压、电流及功率与之相当,甚至更大的电子负载来吸收来自电池的功率。因为电池是一个恒定电压输出 20V 的恒压 CV 源,测试时电子负载就需要工作在恒流 CC 模式,并设定其电流从 0A 至 5A 之间。当然,如果是其他类型的恒流 CC 直流电池,电子负载就需要工作在恒压 CV 模式,还有一些情况需要电子负载工作在 CR 或者 CP 模式。关于直流电池及电子负载的恒压 CV 或恒流 CC 模式。

    通常如果被测的直流电池的功率较大,而单个的电子负载没有足够的功率,我们可能会希望将多个电子负载进行串联或并联来扩展电子负载的功率。如果是电流不够,我们可以通过将多台电子负载并联起来,但如果电压不够,是否也可以使用几台电子负载进行串联呢? 
    如果你这样做,估计你不但不能够实现你的测试目的,更可能得到的结局是损坏电子负载。 
    接下来我们就一起分析这是为什么?当然,我们必须事先了解电子负载是如何工作的,这个在之前的博客文章中有介绍。电子负载是通过控制和调整跨接在其输入端的 FET 功率场效应管 R DS ,似乎将多台电子负载串联应该没有什么大问题。如图 2 所示,假如我们将两台串联的电子负载都设置为 CC 模式,而且设置为完全相同的电流值,譬如都设置为 10.00A 。但实际上电子负载不可能是优良的 10.00A ,如果其中一台实际为 9.99A ,而另外一台为 10.01A 。这样一来,电子负载 2 就不可能达到其设置值,因此,它就不停的减小 FET 的 R DS 直到 0 (短路),这样所有的电压就全部加载到电子负载 1 上使得它过压损坏。
    也有人建议两台电子负载分别工作于恒流 CC 模式和恒压 CV 模式,而且这似乎可以实现设定电压、电流点的工作状态。但是如何让这两台电子负载进入到设定的 CC 及 CV 工作点? 
    假设我们先设定好电子负载,然后再将负载连接到被测电池,设定于 CC 模式的电子负载因为没有任何电流,因此将 FET 的 R DS 设置为 0 (短路);而设定于 CV 模式的电子负载因为没有任何电压,将 FET 的 R DS 设置为 +∞ (开路)。所以在电池接入的瞬间,电池上的所有电压 100V 都加载到 CV 模式的负载上,就可能损坏。 
    有一种折中的方法,通过调节直流电池的上电电压斜率,让被测的电池慢慢的抬升其输出电压(需要被测电池具备这样的能力),这样有可能让这两台串联的电子负载进入设定的工作点。 
    即使这样,如果在工作过程中出现任何异常,触发电子负载的保护,两台电子负载分别会进入短路或开路的情况,依然会导致电池的电压 100V 加载到电子负载输入端的情况,损坏电子负载。 

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