何謂電子負載？
關鍵字: 運作模式、動態負載、交流模擬 / LIN CC、電池測試
負載可以是電阻性、電感性或電容性。真正的負載型式較為複雜，他們可能是動態的、定電流、定電阻、定電壓、峰值係數、功率因數或短路負載等等。
固緯電子及子品牌 "博計（PRODIGIT）" 直流電子負載是可以模擬定電流、定電阻、定電壓、動態及短路的負載；固緯電子交直流電子負載是可以模擬定電流、線性定電流、定電阻、定電壓、定功率、峰值係數、功率因數及短路的負載。
電子負載是利用主動零件從電源吸取電源。所有的 AC & DC 電子負載皆有電壓及電流的錶頭設計、GPIB（IEEE-488）、USB、LAN 和 RS-232C 等通訊介面的配備。
這些負載可以被電腦軟體程式所操控，而電壓/電流可以透過通訊介面來讀入/出。這些重要的特色將使（ATE）自動化測試系統更具整合性，讓使用者順利且易操控儀器。
下列為電子負載操作模式的定義與應用
| 模式 / 功能 | 適用電子負載 |
|---|---|
| 定電流（CC） | 交流與直流電子負載 |
| 線性定電流（LIN CC） | 交流電子負載 |
| 定電阻（CR） | 交流與直流電子負載 |
| 定電壓（CV） | 交流與直流電子負載 |
| 定功率（CP） | 交流與直流電子負載 |
| 動態負載 Dynamic Load | 交流與直流電子負載 |
| 峰值係數 Crest Factor | 交流電子負載 |
| 功率因素 Power Factor | 交流電子負載 |
| 短路 Short Circuit | 交流與直流電子負載 |
1. 定電流（CC）模式
在定電流模式當中，不論輸入電壓多寡，電子負載將根據設定值來吸取電流。
應用：
定電流模式能被使用於測試電壓源及 AC & DC 電源供應器的負載調整率。
負載調整率是電源供應器在負載變動狀況下提供穩定的輸出電壓之能力，負載調整率是電源供應器輸出電壓偏差率的百分比，並以下列公式來計算：
2. 線性定電流（LINear CC）模式
在線性定電流模式當中，不論輸入電壓多寡，固緯電子的交直流電子負載獨家的 LIN CC 模式會根據設定值來吸取電流，電流波形則依據輸入電壓波形線性變化。
應用：
LIN CC 模式具有 AGC 電路，控制訊號會隨輸入電壓變化而反應。我們稱之為 LIN CC 模式。
只要輸入訊號的振幅超過施加於峰值偵測器的可調參考電壓，AGC 電路就會產生固定振幅輸出訊號。可以透過改變參考電壓來改變輸入電壓的範圍，從而獲得固定振幅輸出。AGC 電路幾乎可以瞬間響應並控制輸入電壓的突然升高。AGC 電路尤其適用於階梯波形、方波以及輸入電壓波形失真的情況。
3. 定電阻（CR）模式
在定電阻模式當中，電子負載將吸取足夠電流以控制電壓來源到設定值。
應用：
定電阻模式能被使用於測試電壓或者是電流源，通常被使用於測試電源供應器之啟動與限流特性。
4. 定電壓模式
在定電壓模式當中，電子負載將吸取足夠電流以控制電壓來源到設定值。
應用：
定電壓模式能被使用於測試電流源。它通常是使用於測試電源供應器的限流特性。再則，定電壓模式負載可以模擬電池的端電壓，故亦可使用於測試電池充電器。
5. 定功率模式
在定功率模式當中，電子負載將依電壓吸取足夠電流以控制功率到設定值。
應用：
主要應用為電池容量壽命測試。
目前市面上手提型的電子設備都必須使用一次或二次電池，而電池使用時，其輸出電壓會隨使用的時間及功率而逐漸下降，（如圖 a 所示），其輸出電流則隨時間上升（如圖 b 所示），以維持輸出的功率容量於一定的水準（如圖 c 所示）。而在輸出功率維持一定水準下，能維持多長的時間，即為電池所能儲存電能量的重要指標之一。
固緯電子全系列的交直流電子負載及直流電子負載，只需設定功率大小，電子負載便依據電池電源的電壓產生在設定功率下的負載電流，並隨時依電池電壓的變化自動調整負載電流的大小，使電池放電的功率始終維持設定值（如圖 d 所示），如此配合時間記錄便可驗證電池的儲存能量或容量壽命。
另在定功率模式下，亦可模擬電池實際使用時負載變動的情形，選擇動態模式之動態定功率負載便可進行實際使用功率變動環境下之電池容量壽命測試（如圖 e 所示）。
固定功率操作模式之應用
6. 動態負載
動態負載的操作是週期性的在兩個負載準位切換。一個電源供應器的調整率和暫態的反應在高低電流準位、持續的時間及升降率的混合變化下用示波器監視它的輸出電壓波形。故固緯電子全系列的直流電子負載都具有定電流模式能提供使用動態模式。
應用：
動態負載模式能被使用於測試該電源供應器的整体回路之反應，實際上，大部份使用的是動態負載；譬如，電腦磁碟機於動作或不動作時，其工作電流隨之變化。動態負載模式能模擬這狀況。
7. 峰值係數負載
峰值係數是波形的峰值與其 rms 值的比率。這項規定通常是用來說明一個交流電源供應器能夠在不失真的情況下輸出峰值負載電流的能力。
應用：
大部份的電源輸入的回路包括一個整流器二極管和電容器過濾電路，因而產生一個脈衝之交流電流。
交直流電子負載主要目的是模擬電流波形。電腦輸入電流的峰值係數範圍約從 2.0 到 3.0。固緯電子 AEL-5000 系列交直流電子負載能模擬的峰值係數從 1.414 到 5.0。
8. 功率因素負載
功率因素是平均功率值除以 Vrms x Arms
當這電壓和電流波形（格）式是正弦波時，以下的公式是有效的 :
單純的電阻負載時，電壓及電流波形為同相，就是
當負載從純電感性改變到電阻性再到純電容性時，電流與電壓相位差從 －90° 到 0° 再到 ＋90° ，同時功率因素從 0 改變到 1 再到 0。
應用：
固緯電子 AEL-5000 系列交直流電子負載能夠模擬電感性或電容性負載經由程式規劃的功率因素從 0 到 ±1。所有的設定是可讀回到電腦經由前面板或 GPIB 介面來設定，且負載 V/A /W 經由 GPIB 介面。
9. 負載短路
一個 DC 或 AC 電源供應器的輸出終端（機）有很低的輸出阻抗。當發生短路時，電源供應器的保護電路應產生作用而來限制輸出電流，這個重要的特點是為了保護電源供應器以避免危險。
應用：
固緯電子全系列的交直流電子負載及直流電子負載能以一個短路功能鍵來模擬短路狀況，不需要利用外在的短路繼電器來測試 AC & DC 電源供應器。
電子負載上前面板的數位電流和電壓錶會顯示出短路時的電流及電壓。
當使用固緯電子及博計（PRODIGIT）的電子負載時，不需外在的短路繼電器來測試 DC 或 AC 電源供應器。
從「耗能」到「賦能」：深度解析現代電子負載的技術核心與應用矩陣
在電力電子系統的開發中，如果說電源供應器是源源不絕的「心臟」，那麼電子負載（Electronic Load）就是定義系統邊界的「嚴師」。它不僅是為了消耗電能，更精確的定義應是：「一個可程控的能量汲取系統，旨在模擬真實負載在各種極端工況下的行為。」
1. 電子負載的本質：超越電阻的「主動式」模擬
傳統的滑線變阻器只能提供固定的線性負載，而現代電子負載（如固緯電子及子品牌博計 Prodigit 之系列產品）則是利用主動功率元件（MOSFET/IGBT）運作於線性區，藉由高速回授迴路即時調整汲取的電流，實現以下四大基礎直流模式：
定電流模式（Constant Current, CC）
無論電壓如何變化，I 始終恆定。
• 關鍵應用：
電源供應器的負載調整率（Load Regulation）測試。藉由 CC 模式，工程師可精確觀察電壓源在高負載下的電壓跌落（Voltage Drop）情況。
定電壓模式（Constant Voltage, CV）
電子負載調整汲取電流，將端電壓維持在設定值。
• 關鍵應用：
測試電流源或模擬電池的電壓特性。在電池充電器測試中，CV 模式可模擬電池從低電壓到飽和電壓的過程。
定電阻模式（Constant Resistance, CR）
模擬線性電阻，遵循歐姆定律 V = I x R.
• 關鍵應用：
電源供應器的啟動特性（Startup Behavior）測試，防止啟動瞬間的過衝電流造成待測物損壞。
定功率模式（Constant Power, CP）
維持 P = V x I 為常數，隨電壓下降而線性提升電流。
• 關鍵應用：
電池放電容量（Wh）量測。針對行動裝置（如筆電、AI手機）， CP 模式能真實模擬裝置運作時的恆定功耗需求。
2. 交流負載（AC Load）：定義電力品質的進階維度
針對逆變器（Inverter）或不斷電系統（UPS），交流電子負載提供了更複雜的模擬能力，這正是高端測試技術的分水嶺：
• 線性定電流（LIN CC）
這是固緯電子的技術亮點。當輸入電壓波形發生畸變時，LIN CC 能確保電流波形與電壓波形同步線性變化，對於測試具備諧波干擾的電源系統至關重要。
• 峰值係數（Crest Factor, CF）：C.F. = Ipeak/ Irms
模擬整流電路產生的脈衝電流。一般電腦負載的 CF 值約為 2.0 至 3.0，高效能 AC 負載可模擬至 5.0。
• 功率因素（Power Factor, PF）：P.F. = P/S
藉由控制電流與電壓的相位差，模擬感抗（Inductive）或容抗（Capacitive）負載，這對於評估配電設備的虛功處理能力不可或缺。
3. 實戰場景：為何你需要「動態負載」與「短路模擬」？
在現今高效能運算（HPC）與 AI 伺服器的電源開發中，負載並非恆定不變。
- 動態負載（Dynamic Load）
AI 晶片在進行運算切換時，電流會產生極高斜率（Slew Rate）的突發變化。電子負載能設定 T_1/T_2 時間與上升/下降斜率，測試電源回授迴路的暫態響應（Transient Response）。如果系統不穩定，示波器上就會看到明顯的振盪。 - 短路保護（Short Circuit）
手動短路存在物理危險且無法重複。利用電子負載內建的短路功能（低 R_on 狀態），可安全地驗證 PSU 的保護動作是進入「打嗝模式（Hiccup）」還是「直接關斷（Latch-off）」。
4. 數位化轉型：ATE 自動化測試系統的整合
現代電子負載標配 LAN、USB 及 GPIB 通訊介面。透過軟體操控，測試不再只是單純的數值讀取，而是：
• 自動化報表生成：減少人為抄寫誤差。
• 長時觀測：在電池壽命測試中，自動記錄數百小時的電壓衰減曲線。
• 遠端診斷：在 AI 工廠自動化產線中，即時監控測試狀態。
總編評論
電子負載的價值不在於它能「吃掉」多少瓦特，而是在於它能多「像」真實負載。從基本的 CC/CV/CR/CP 到精密的 LIN CC 與動態變換，選擇適合的模式與斜率設定，才是決定測試數據是否具有參考價值的關鍵。
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