电子负载仪应用市场快速发展 2022年后行业发展前景较好

电子负载仪应用市场快速发展行业发展前景较好

　　电子负载仪，又称电子负载测试仪，是指用于电源类产品与功率电子器件等产品测试、检定、老化、维修等环节的电子设备，属于电子测量仪器的细分产品之一。根据电流大小不同，电子负载仪可分为交流电子负载仪与直流电子负载仪。其中根据电压等级不同，直流电子负载仪又可分为低压直流电子负载仪、高压直流电子负载仪、超高压直流电子负载仪。

　　电子负载仪具有体积小、重量轻、搬运方便、操作方便、检测速度快、准确性高、负载精度高、负载稳定性强、控制能力高、适用范围广等优点，在电源转换器、充电器等电源类电子元器件、光伏电池、LED、通讯电子等场景中应用较为广泛，终端应用领域包括半导体、家电、消费电子、汽车电子、开关电源、光伏等。　

　近年来，在国内外半导体、电子、新能源产业快速发展背景下，电子负载仪作为重要电子检测设备，其市场需求不断增加，规模不断扩大。从全球市场来看，2021年全球电子负载仪市场规模为10.2亿美元，同比增长5.6%。　

　根据新思界产业研究中心发布的《2022-2027年电子负载仪行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》 显示，从国内市场来看，2021年中国电子负载仪市场规模为24.2亿元，同比增长6.1%，未来在全球半导体产业朝中国大陆转移趋势不断攀升、双碳目标驱动下新能源产业快速发展背景下，国内电子负载仪市场规模将不断扩大，预计到2023年，其市场规模将增长至33.6亿元。　

　当前国内电子负载仪市场参与企业主要包括致茂电子、艾德克斯、罗德与施瓦茨、ELEKRTO-AUTOMATIK、全天科技、美尔诺、是徳科技、固纬电子、源仪电子、北汉科技、威博科技等。经过近些年发展，在我国电子负载仪技术不断提升、性能不断优化背景下，部分国产电子负载仪产品在测试精度与吸收功率等方面已接近国际领先水平。未来本土企业在电子负载仪高端市场中占据份额将不断增加，行业发展前景广阔。

　　新思界产业分析 人员表示，近年来，在国内电子、半导体、新能源等产业快速发展背景下，电子负载仪市场需求不断增加、规模不断扩大，行业发展前景较好。未来在国内电子负载仪应用领域不断扩展以及相关技术不断升级背景下，其市场规模将不断扩大、高端市场国产化水平将不断提升，行业发展空间广阔。

自制电子负载仪

下图为自制的电子负载仪线路：

整个仪器由电子开关、斜波发生、电流检测放大、比较调节、PWM驱动单元组成。　　该仪器可对12～48V电源和电池进行放电性能测试，最大电流为20A；操作非常方便；由Kl控制放电投入或切出；W1调节电流幅度大小；W2调节欠压值。　图中，ICIA、R1～R4、Q1、C3、C4、D1组成斜波发生电路。其中，R2、R3分压为IC1A反相输入端基准电压；而同相输入端接C3通过R1充电。

初始时IC1A输出低电平；当C3电压上升大于反相基准时，ICIA输出为高电平；经D1、R4使Q6导通，致C3瞬间放电为0V。此时ICIA输出翻转为低电平。又重复上述过程。

　　如此周而复始，C3接连产生类如锯齿波脉冲，锯齿最大幅度略低于反相端基准电压，该脉冲送ICIB反相端作为PWM周期比对脉冲；而ICIB同相端输入控制信号：此信号由经ICID单元与电流反馈信号比较处理后输出。可以看出：如果控制信号幅度小于脉冲信号幅度，则ICIB输出低电平；而控制信号大于脉冲信号幅度，ICIB输出高电平。所以控制信号幅度变化转换为输出脉冲宽度变化；且每个锯齿波周期内信号幅度越大，ICIB输出脉冲越宽。信号幅度越小，IC1B输出脉宽越窄。　　显而易见，IC1D输出的脉冲宽度变化，使场效应管每周期导通时间变化，即可达到控制负载电流的目的。这就是各类PWM控制的基本原理。PWM方式的应用，既使功率器件工作在能耗极小的高频开关区域，又能使功率器件产生等同线性工作时的控制效果。　　R12、R13、R14、IC1C组成电流取样放大部分，作用是将电流变化转换成一定幅度的反馈电压。其增益为10倍，由调节R13与R12比例决定。ICIC输出信号作为电流反馈信号输运到ICID单元作比较处理。　　ICIC输出送至ICID反相端，与同相端电流给定信号作减法运算。电路中R15、R16、R17、R18阻值相等，构成一个标准减法器。图中为给定电压减去反馈电压。这可以理解为一旦给定电压确定后，如果由于某种原因电流上升，则ICID输出电压下降；由于电池电压下降导致电流下降时，IC1D输出电压上升。由于IC1D的作用，在很大程度上补偿了放电电流波动时的幅值变化，使之接近恒流放电情况。　　R7～R10、Q1、Q2、Q3、Q4组成PWM驱动电路。IC1B输出高电平时，Q1、Q2、Q3导通，Q3导通使Q5（场效应功率管）得到接近15V的栅压而导通，此时Q4反偏截止。ICIB输出翻转为低电时．Q1、Q2、Q3、截止，Q5栅压消失，此时，Q4正偏置导通，使Q5栅极快速放电而可靠关断！　　Ｑ3、Q4这对开关管的作用是：以足够的驱动功率克服场管的栅、源的电容效应使Q5可靠开关。　　这是一个用于场效应管的经典电路，非常可靠，驱动能力也很强，笔者曾用来驱动数百安培的大功率器件，效果很好。　　用于电池欠压保护的电路由R20、R19组成电压取样至IC2反相输入端。6.3V由R21、W2、R22组成欠压设定电路，设定电平信号至IC2同相输入端。在电源电压取样信号大于设定信号时；IC2输出为低电平，此时，T1不动作。一旦电源电压取样信号小于设定信号时，IC2输出端翻转为高电平，T1导通并自锁。T1导通，使Q1失去偏压而截止，中断了PWM驱动信号的传输，使电子开关随机关断，达到电池欠电压保护的目的。T1的自锁是为了防止关闭放电后，电池端电压回升使IC2输出翻转，系统重新进入工作区而频繁开关激发机振的必要措施。

　　Q5选用I×FK120N20，参数为120A/200V/10mΩ，配用150X100散热器；另外配置12V/0.35A仪表风机强制风冷。对于保护场效应管的安全也是非常必要的。　　图中R×1为大功率电阻，阻值为0.75Ω，功率为300W。此电阻加入虽然大大降低了功率VMOS管承受的功耗，但是亦带来一个问题：在不加R×1的情况下，可测试很低电压的电池，如3.6V的动力锂电池的10A放电检测；加上R×1以后，等同Q5增加了0.75Ω的导通电阻，实际只能达到最大4.8A放电值。所以在单体电池大电流检测上，应该短接R×1，以达到预期效果。　　对于超过20V的电源，此电阻效果很显著，如24V电池以20A放电为例，此时电子开关须承受总计480W功率，可以计算出RX1分担了其中300W。实际上采购符合功率、阻值要求的功率电阻颇不容易，而且价值非常昂贵。下面介绍一种适合业余条件下制作该电阻的方法：材料是用2～5kW的电热丝，截取多段并联达到需要阻值和功率。注意尽量使每段阻值一致，保证流过电流相同。至于其联接方法，为尽量减少系统电阻，不宜用接插方式，应尽量使用焊接方式。但电热丝不易上锡怎么解决？　　先把电热丝头用铜软线紧密排绕一定宽度；然后以常规方式上锡；上锡前把电热丝头弯折，防止铜线滑出。　　这样就可以把很难上锡的电热丝实施焊接连接了。　　土制的R×1在大电流值工作时，发热很厉害。　　散热的方法可以用强制风冷，但是并不理想，最好的方式还是水冷，即把电热丝放在一定容积的水槽中即可。但焊接点必须用树脂涂覆或热缩管保护，而且由于电化作用，电热丝寿命也不可能很长。如果能找到一些变压器油（或汽车水箱防冻液）代替水作为冷却介质的话，那就比较理想了。　　显示仪表选用数字表头，最好采用220V供电的那种。注意：电流表与电压表不能共用5V电源，否则引发读数不准，甚至损坏表头。　　仪器使用：接好220V电源，放电开关置关位置，W1反旋到底，接上放电电源（电池和各类电源）。　　然后把放电开关置放电位，调节W1至合适放电电流值即可。　　欠压值设定：接上一个可调节电源，放电电流调节至0.5～1A，调整可调电源至欠压值，如21V；再细心调节W2旋钮至电流表读数消失，证明W2已调节到21V欠压值；然后关闭仪器电源（使T1复位）再重启电源，接上被测电池，调节合适的电流值即可。当然每次欠压保护后，必须使Tl复位。