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Mejor precisión
Las cargas electrónicas ofrecen un mayor grado de exactitud y precisión que los bancos de carga tradicionales debido a sus circuitos avanzados de medición y control, que minimizan los errores y garantizan un funcionamiento estable.
Flexibilidad mejorada
Las cargas electrónicas son fáciles de programar y cuentan con interfaces de usuario intuitivas que brindan una amplia gama de opciones de control, incluido el ajuste de voltaje y corriente en tiempo real, rampa de corriente y simulación de forma de onda continua.
Tamaño y peso reducidos
Las cargas electrónicas se pueden diseñar para que sean significativamente más pequeñas y livianas que los bancos de carga tradicionales, lo que las hace más portátiles y más fáciles de mover entre sitios de prueba.
Funciones y capacidades mejoradas
Las cargas electrónicas suelen proporcionar una variedad de funciones avanzadas, como impedancia de salida ajustable, carga dinámica y pruebas automatizadas, que las hacen más versátiles y eficientes para una variedad de necesidades de prueba.
Menor consumo de energía
Las cargas electrónicas tienden a consumir menos energía que los bancos de carga tradicionales, lo que hace que su funcionamiento sea más ecológico y rentable a largo plazo.
Operación más segura
Las cargas electrónicas cuentan con circuitos avanzados de monitoreo y protección que pueden evitar daños al equipo bajo prueba, lo que resulta en procedimientos de prueba más seguros y confiables.
El propósito de una carga electrónica es simular una amplia gama de condiciones de carga, como corriente, voltaje, potencia y resistencia, que un dispositivo electrónico puede encontrar durante su funcionamiento normal. Esto permite a los fabricantes y diseñadores probar el rendimiento y la confiabilidad de sus productos en una variedad de escenarios realistas, lo que ayuda a mejorar la calidad y la eficiencia de los dispositivos que producen. Las cargas electrónicas se utilizan comúnmente en industrias como la automotriz, aeroespacial, de telecomunicaciones y de manufactura, donde las pruebas precisas y confiables de componentes y sistemas electrónicos son fundamentales.
Cómo funcionan las cargas electrónicas
Las cargas electrónicas son dispositivos que simulan el comportamiento de una carga física, permitiendo realizar pruebas, mediciones y análisis de circuitos electrónicos sin necesidad de una carga real. Las cargas electrónicas son herramientas útiles para probar fuentes de alimentación, baterías y circuitos.
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Las cargas electrónicas funcionan convirtiendo la energía eléctrica en calor, al igual que las cargas reales. La carga se conecta en paralelo con el dispositivo bajo prueba y su resistencia se puede ajustar para proporcionar la impedancia de carga deseada. El circuito de control de carga ajusta la resistencia de la carga para mantener el nivel de corriente o voltaje especificado por el usuario.
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En el modo de corriente constante, la carga consumirá una corriente constante de la fuente de alimentación, independientemente del nivel de voltaje. En el modo de voltaje constante, la carga consumirá una cantidad constante de energía y la resistencia de la carga se ajusta en consecuencia según el nivel de voltaje cambiante.
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Las cargas electrónicas suelen presentar funciones avanzadas, como protección contra sobretensión, protección contra sobrecorriente y varios modos de operación, incluida potencia constante, corriente constante y resistencia constante.
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Las cargas electrónicas se utilizan comúnmente en la industria electrónica, como para probar fuentes de alimentación, paneles solares y baterías, así como en la investigación y el desarrollo de circuitos electrónicos.
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Prueba de batería
Las cargas electrónicas se utilizan comúnmente para probar la capacidad y eficiencia de las baterías. Pueden simular cargas del mundo real y proporcionar resultados precisos, lo que los hace útiles en la fabricación y prueba de baterías.
Prueba de fuente de alimentación
Las cargas electrónicas ayudan a probar las fuentes de alimentación simulando una carga en ellas. Esto ayuda a garantizar que la fuente de alimentación pueda manejar la carga máxima y proporcione voltaje y salida de corriente constantes.
Pruebas de paneles solares
Las cargas electrónicas se utilizan para probar la eficiencia y el rendimiento de los paneles solares. Ayudan a simular diversas condiciones de luz y temperatura para garantizar que el sistema pueda funcionar bien en diferentes escenarios.
Pruebas de motores y generadores.
Las cargas electrónicas se pueden utilizar para probar la salida y la capacidad de carga de motores y generadores en diversas aplicaciones.
Prueba de controlador LED
Las cargas electrónicas ayudan a probar el rendimiento de los controladores LED. Pueden simular diferentes cargas, voltaje y condiciones de corriente para garantizar que el controlador LED pueda funcionar bien en diferentes escenarios.
Prueba de convertidor DC-DC
Se pueden utilizar cargas electrónicas para probar convertidores CC-CC. Simulan diferentes cargas y condiciones para garantizar que el convertidor pueda funcionar bien en diversos escenarios.
Pruebas automotrices
Las cargas electrónicas ayudan a simular diversas cargas eléctricas en aplicaciones automotrices, como alternadores, motores eléctricos y baterías. Esto ayuda a probar el rendimiento y la durabilidad de varios componentes automotrices.
El módulo de carga es el componente principal de una carga electrónica. Es responsable de crear una carga en una fuente de energía. Por lo general, está hecho de mosfets de potencia o transistores de potencia que pueden manejar altas corrientes y voltajes.
El sistema de refrigeración es fundamental para mantener la temperatura de la carga electrónica. Puede ser un ventilador, disipadores o una combinación de ambos. El sistema de refrigeración ayuda a disipar el calor generado durante el proceso de prueba.
El circuito de control es responsable de controlar la carga. Suele estar formado por microprocesadores o procesadores de señales digitales que permiten ajustar la carga electrónica a diversas señales de entrada.
La interfaz de usuario es un panel de visualización que se utiliza para mostrar los datos medidos, los parámetros de prueba y otra información relevante. Permite al usuario controlar y monitorear el funcionamiento de la carga electrónica.
El circuito de protección está diseñado para proteger la carga electrónica contra sobretensiones, sobrecorrientes y cortocircuitos. Es fundamental proteger la carga electrónica y el dispositivo bajo prueba de cualquier daño.
Se pueden utilizar filtros de entrada para eliminar cualquier señal no deseada que pueda afectar la precisión de la carga electrónica. También puede evitar que cualquier ruido eléctrico generado por el dispositivo bajo prueba regrese a la carga electrónica.
El sistema de administración de energía controla el suministro de energía a la carga electrónica. Regula el voltaje y la corriente suministrada al módulo de carga, protegiéndolo de picos de voltaje y corriente.
Cargas resistivas
Se trata de las cargas electrónicas más sencillas, que constan de una resistencia que se utiliza para disipar la energía eléctrica en forma de calor.
Cargas capacitivas
Estas cargas se utilizan para simular y probar el comportamiento de los condensadores bajo diferentes condiciones eléctricas.
Cargas inductivas
Estas cargas se utilizan para probar el comportamiento de inductores bajo diferentes condiciones eléctricas.
Cargas LED
Estas cargas electrónicas están diseñadas para probar la potencia y las características eléctricas de los LED.
Fuentes de alimentación CC
Estas cargas electrónicas actúan como fuentes de alimentación y pueden usarse para simular el comportamiento de diferentes dispositivos eléctricos en diversas condiciones.
Cargas electrónicas variables
Estas cargas se pueden ajustar para simular diferentes configuraciones de potencia y voltaje, lo que las hace ideales para probar una variedad de dispositivos eléctricos diferentes.
Cargas electrónicas automotrices
Estas cargas están diseñadas específicamente para probar sistemas eléctricos automotrices, incluidas baterías, alternadores y arrancadores.
Cargas Electrónicas Digitales
Estas cargas avanzadas utilizan circuitos digitales para proporcionar un control preciso sobre el voltaje y la corriente, lo que las hace ideales para probar circuitos electrónicos complejos.
Consejos para el uso correcto de cargas electrónicas
Lea el manual:Antes de utilizar una carga electrónica, lea detenidamente el manual para comprender las funciones, los límites y las precauciones de seguridad.
Establezca los límites de voltaje y corriente:Antes de conectar el DUT a la carga electrónica, establezca los límites de voltaje y corriente dentro del rango que el DUT pueda manejar con seguridad.
Conecte el DUT correctamente:Asegúrese de que el DUT esté conectado correctamente a la carga electrónica. Utilice cables y conectores adecuados para evitar caídas de tensión, ruidos o cortocircuitos.
Ajuste la configuración de carga con cuidado:Ajuste la configuración de carga gradualmente y controle la respuesta del DUT para evitar picos de corriente o sobretensiones repentinos.
Controle la temperatura y el sobrecalentamiento:Las cargas electrónicas generan calor durante el funcionamiento, lo que puede dañar la carga o el DUT si no se controla. Utilice un sensor de temperatura o una cámara termográfica para controlar la temperatura y evitar el sobrecalentamiento.
Utilice protección contra sobrecarga:La mayoría de las cargas electrónicas tienen funciones de protección contra sobrecargas que pueden evitar daños al DUT cuando la carga excede los límites establecidos. Utilice estas funciones cuando pruebe dispositivos de alta potencia para evitar fallas inesperadas.
Realizar pruebas en un entorno seguro:Las cargas electrónicas pueden generar altos voltajes y corrientes, así que realice pruebas en un entorno seguro y siga todas las precauciones de seguridad del manual.
Consejo 1. Prueba de una batería: modo de corriente constante (cc)
El modo de prioridad actual es el más popular de los modos de prueba para una carga electrónica. Un uso básico de esta configuración sería medir la energía total almacenada en una batería. A medida que la batería suministra corriente, su voltaje cae. Utilizando esta característica (perfil de voltaje), podemos predecir la capacidad de una batería en términos de tiempo.
Como ejemplo de prueba de corriente constante, utilizamos una batería Li-ion 18650. La capacidad (C), medida en mAh, se utiliza para calcular la corriente de carga y descarga. Durante la carga, la corriente se limita a 0,5 C (en nuestro ejemplo, 1250 mA). La carga debe detenerse antes de que el voltaje de la batería alcance los 4,2 V.
La descarga utiliza un proceso de corriente constante similar. No se recomienda un consumo de corriente considerable, ya que esto acorta la vida útil de la batería. Además, es fundamental dejar de consumir energía en el punto en el que la batería alcanza su límite de bajo voltaje (2,5 V) para evitar posibles daños mayores.
Una batería puede soportar la descarga a su velocidad máxima. Sin embargo, las baterías de iones de litio producen una mayor capacidad si se descargan a una fracción de este valor. Las bajas temperaturas pueden influir tanto en el voltaje como en la capacidad.
Muchos otros atributos de la batería se determinan utilizando cargas electrónicas de CC, capacidad, impedancia interna, rendimiento de carga/descarga a largo plazo, comportamiento a baja temperatura y extremos abusivos. La capacidad es la más común, ya que proporciona el tiempo de funcionamiento de la batería. Las pruebas que utilizan un drenaje de corriente variable para simular un dispositivo cuando sale del modo de suspensión a un estado activo, por ejemplo, pueden mostrar una imagen de cómo la batería soporta diferentes velocidades de descarga.
Li-ion batteries will have a long life when they operate over a narrow range. Avoiding a high charge voltage (>4,1 V) y un voltaje de descarga bajo (<2.6V) reduces the stress on the battery. Calculating the battery capacity multiplies the discharge current 500 mA by the run time, 4.5h, or 2250mAh. The measured capacity is slightly lower than specified due to the narrow operating range 2.6 to 4.1V
La mayoría de las fuentes de alimentación utilizan un circuito de regulación de voltaje para proporcionar un voltaje constante. Sin embargo, en ciertas condiciones, la carga puede exceder la capacidad del circuito para mantener un voltaje constante y, como resultado, pueden manifestarse picos de voltaje transitorios.
Para cuantificar la respuesta transitoria, configure la carga de manera que la fuente de alimentación suministre voltaje de salida completo con una corriente que sea la mitad del máximo del suministro. Luego, aumente repentinamente la carga para forzar a la fuente de alimentación a proporcionar la corriente máxima y luego disminuya la carga para restaurar la fuente de alimentación a la mitad de su capacidad.
El tiempo que tarda una fuente de alimentación en recuperarse de un cambio significativo en la carga se conoce como tiempo de respuesta transitoria.
La oferta se considera recuperada, una vez estabilizada dentro de su banda de estabilización. Como ejemplo, Keysight E36312A especifica menos de 50 us para recuperarse dentro de la banda de estabilización de 15 mV. Esto sigue a un cambio de carga del 50% al 100% de la corriente de salida máxima.
Medir este tiempo de respuesta utilizando interruptores y resistencias de carga podría suponer un desafío. Las resistencias de potencia, a menudo componentes bobinados, poseen una inductancia que puede interactuar con los transitorios de la fuente de alimentación. El uso de cargas electrónicas de CC evita esta interacción adicional.
La carga electrónica de CC se puede configurar en modo de resistencia o de corriente constante para lograr estas mediciones. En el primero, sería necesario calcular el valor de la resistencia necesaria para generar la corriente deseada (50% o 100%). Este último simplemente requiere que la carga se ajuste a los valores actuales deseados.
Con la carga configurada, el siguiente paso sería crear una forma de onda (paso o pulso) para cargar la fuente de alimentación de tal manera que genere los transitorios. La serie Keysight N6700 tiene una serie de formas de onda integradas que facilitan esto. La generación de una carga dinámica se crea describiendo solo algunos puntos. Una forma de onda escalonada genera un único transitorio cuando el valor actual cambia del 50% al 100%, un pulso genera dos transitorios, uno para cada flanco.
En caso de una condición de falla, las fuentes de alimentación incluyen un circuito de protección limitador de corriente. Para proteger el propio suministro y los equipos conectados. Cuando se utiliza una fuente de alimentación de fabricante de equipos originales (OEM). Es importante saber que el rendimiento en este sentido es el adecuado para la aplicación prevista.
Generalmente existen 3 tipos de límites actuales.
1. Limitación de corriente convencional
2. Fuentes de alimentación que pueden realizar la transición entre voltaje constante (CV) y corriente constante (CC)
3. Fuentes de alimentación con limitación de corriente plegables
Los dos primeros tienen una función muy similar, diferenciándose sólo en el grado de regulación en la región de corriente constante. Esta región es ajustable en el caso de la capacidad de suministro CV/CC.
Prueba de capacidad limitante de corriente
La prueba comienza con la carga electrónica de CC configurada para extraer una corriente mínima de la fuente de alimentación. La resistencia de carga se reduce en pasos mientras se monitorea el voltaje y la corriente de salida. El voltaje de salida permanece constante a medida que la corriente aumenta hasta alcanzar el límite de corriente, luego el voltaje cae.
Esta caída se conoce como región de cruce. A medida que la resistencia de la carga disminuye aún más, el circuito limitador de corriente de la fuente de alimentación ahora está activo. Se está produciendo una transición brusca hacia esta región actual y constante con un suministro de alta calidad.
Los convertidores CC-CC, dentro de su rango de trabajo, pueden aceptar una amplia gama de voltajes de entrada y proporcionar un voltaje de salida estable y aislado. Su uso en electrónica es común. Los vehículos de emergencia pueden utilizar un convertidor CC-CC elevador para alimentar computadoras y sus periféricos.
Muchas computadoras requieren un voltaje de suministro de CC en el rango de 14-19V; usar un convertidor CC-CC para alimentar estos dispositivos directamente desde la batería de 12 V del vehículo es mucho más eficiente que usar un inversor de red de CA para alimentar cada uno de los dispositivos a través de su fuente de alimentación AC-DC.
Los convertidores CC-CC son eficientes, normalmente superiores al 96 %, y son dispositivos de potencia constante (CP). Con una carga constante, consumen energía constante al aumentar la corriente de entrada a medida que cae el voltaje de suministro.
Protegiendo el convertidor
Debido a su naturaleza, el convertidor requiere más de un límite de corriente. Un convertidor necesita más corriente a voltajes de suministro más bajos y menos corriente a voltajes más altos. Un límite único establecido para manejar la gran corriente necesaria a un voltaje bajo no protegerá el convertidor a un voltaje de suministro más alto. A un voltaje más alto, el convertidor soportaría demasiada energía antes de activar la protección actual. La clave es seleccionar una fuente de alimentación con protección contra sobrealimentación (OPP) o capacidad de LISTA de salida.
Una segunda salvaguarda, la protección contra sobrecorriente (OCP), puede desactivar la salida cuando persiste una condición de sobrecorriente. En el límite de corriente, el suministro mantiene la corriente constante (CC) pero permite que el voltaje de salida caiga. Potencialmente, el voltaje puede caer por debajo del voltaje de funcionamiento del convertidor, dejándolo entrar en un estado inestable. La protección contra sobrecorriente evita esto apagando la salida de suministros.
Una tercera protección es un inhibidor de subtensión configurado en la carga electrónica de CC. En una prueba, la carga electrónica de CC protege el convertidor monitoreando su voltaje de salida y solo consume corriente mientras genera un voltaje nominal. Una función de inhibición apaga la carga hasta que el convertidor restablece su voltaje de salida adecuado.
Nuestra fábrica
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