專利名稱：一種可調控電子負載的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及可調控電子負載。尤指各類大功率電源設備及蓄電池產品測試中的負載。
在大功率電源設備和蓄電池產品測試中，電子負載是實現電能消耗和轉化的載體。只要能將電能轉化為熱能、光能、化學能(電解)、電能(逆變)等裝置都可成為電子負載。目前常用的電子負載有以下幾種方法實現1、用普通金屬電阻器將電能轉化為熱能，并通過電阻器組合調節負載大小。優點是簡單易行、成本低，但體積笨重、不便移動、調節困難。
2、用晶體管輸出電阻作為負載，將電能轉化為熱能，通過控制晶體管輸入信號即可調節負載大小。優點是簡單易行、控制精度高，但受晶體管工作溫度限制，要求較大的散熱裝置，因而重量重、成本高。
3、用逆變技術將電能轉化為交流電饋送回電網，通過控制晶體管開關頻率或脈寬實現調控饋送電能的大小。優點是節能、體積較小，但技術復雜、成本高。
本實用新型的目的是要提供一種新型的可調控電子負載，旨在減輕重量、減小體積、降低成本，而且安全可靠。
本實用新型的目的是這樣實現的可調控電子負載，包括PTC發熱器和風機，所述PTC發熱器的兩端連接到供電電源或放電設備上，還設有用于控制風機的風量，使PTC發熱器工作在一個合適的溫度下，以獲得恒定的放電電流或放電功率的風量控制器。
所述風量控制器包括一個模數轉換器A/D，將需要控制的模擬電信號轉換成數字信號后輸出；一個計算機中央處理器CPU，將從模數轉換器輸入的數字信號進行運算處理后輸出數字控制信號；一個數模轉換器D/A，將從計算機中央處理器輸入的數字控制信號轉換成風機的工作電源電壓。
所述PTC發熱器置于絕緣絕熱良好的風道內，所述風機設置在風道一側。
所述風量控制器還包括用于設定PTC發熱器的工作參數輸入鍵盤。
所述風量控制器還包括用于顯示整機的工作狀態顯示屏。
本實用新型的可調控電子負載所使用的PTC發熱器具有PTCR材料阻溫特性(如
圖1所示)，當PTCR材料工作在Tmin、Tmax點內時，其阻值與溫度成正比，顯然，通過對PTC發熱器的強制冷卻，控制冷卻風機送給PTC發熱器的風量，即可改變PTC發熱器的溫度，使PTC發熱器的電阻發生變化，從而實現對負載的調控。這種對負載的調控，也可以是流經PTC發熱器的電流、功率，或者是PTC兩端的電壓。
在實際使用過程中，影響PTC材料發熱量的因素很多，如耗散系數、居里溫度、風量、入風口溫度等。由公式①P＝δ(T－Ta)可知，功率(P)與耗散系數(δ)成正比例關系又由公式②δ＝δ0(1＋h√Q)—式中T為發熱器溫度；Ta為環境溫度——發熱器入風口溫度；δ0為靜態耗散系數——風速為0時的耗散系數；h為形狀系數；Q為風量；可知耗散系數由發熱器的外觀結構和風量決定，而發熱器耗散功率由耗散系數和環境溫度決定，所以，對于一選定的PTC發熱器，在一定環境溫度下，其發熱器耗散功率(P)僅由風量決定。
從以上分析可看出，本實用新型的可調控電子負載，巧妙地利用了PTC材料特有的阻溫特性，通過調節散熱風機風量，來調節PTC材料的電阻，從而達到調控負載相應電參數的目的，具有PTC材料所特有的高發熱密度、體積小、重量輕、成本低以及使用安全等特點。而且，還能通過鍵盤靈活設定PTC的工作參數，以及通過顯示屏顯示其工作狀態。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是PTC發熱器的阻--溫特性曲線。
圖2是本實用新型的結構示意圖。
圖3是風機工作電壓與負載電流關系曲線。
圖4是本實用新型風量控制器的結構框圖。
參照圖2，可調控電子負載選用了型號為MZ9-W2K5F2A的MZFR風扇型PTC發熱器，該發熱器為鋁波紋片狀，具有較大的有效散熱面積。將PTC發熱器1固定于一絕緣絕熱良好的風道4內，在其一側安裝與發熱器側面尺寸相同的直流風機2，直流風機的工作電源由風量控制器3提供，將需要放電的電源設備(電能)從接口5、6接入PTC發熱器1，串入輸入電能回路的電流表 和并聯在PTC發熱器兩端的電壓表 將電流電壓信號反饋給風量控制器3，這樣，構成了一個閉環的控制回路。以恒流負載為例，當給風量控制器3設定一電流值，并接通電源后，PTC發熱器1中即有電流流過，電流表將流過的電流值反饋給風量控制器3，根據設定值與反饋值的比較，風量控制器3調整輸入直流風機的工作電源電壓。如流過電流大了，風量控制器3輸給直流風機的工作電源電壓就調低，風機風速降低，通過PTC發熱器1的風量減少，PTC發熱器1的溫度隨即上升，根據PTC發熱器的阻溫特性，PTC發熱器1的電阻增加，流過電流下降，從而實現了負載恒流的目的。
在本實施例中，MZFR風扇型PTC發熱器，輸入直流電壓為230V，對風機加不同的工作電壓，可測得不同的負載電流(如圖3所示)。將該曲線模型輸入風量控制器的計算機程序中，即可實現對整個系統的自動控制。參照圖4，模數轉換器(A/D)將電壓電流模擬信號轉換為數字信號輸入計算機中央處理器(CPU)，經與設定值比較，曲線運算輸出控制數字信號，再經數模轉換器(D/A)變換為風機工作電源電壓。輸入鍵盤用于設定PTC發熱器的工作參數，顯示屏用于顯示整機的工作狀態。負載電源可取自大功率電源設備，也可單獨設置。
權利要求1.一種可調控電子負載，包括PTC發熱器和風機，所述PTC發熱器的兩端連接到供電電源或放電設備上，其特征在于還設有一個用于控制風機的風量，使PTC發熱器工作在一個合適的溫度下，以獲得恒定的放電電流或放電功率的風量控制器。
2.如權利要求1所述的可調控電子負載，其特征在所述風量控制器包括一個模數轉換器A/D，將需要控制的模擬電信號轉換成數字信號后輸出；一個計算機中央處理器CPU，將從模數轉換器輸入的數字信號進行運算處理后輸出數字控制信號；一個數模轉換器D/A，將從計算機中央處理器輸入的數字控制信號轉換成風機的工作電源電壓。
3.如權利要求2所述的可調控電子負載，其特征在于所述PTC發熱器置于絕緣絕熱良好的風道內，所述風機設置在風道一側。
4.如權利要求3所述的可調控電子負載，其特征在于所述風量控制器還包括用于設定PTC發熱器的工作參數的輸入鍵盤。
5.如權利要求3所述的可調控電子負載，其特征在于所述風量控制器還包括用于顯示整機的工作狀態的顯示屏。
專利摘要本實用新型公開了一種可調控電子負載,包括PTC發熱器、風機和風量控制器,所述PTC發熱器的兩端連接到供電電源或放電設備上,風量控制器用于控制風機的風量,使PTC發熱器工作在一個合適的溫度下,以獲得恒定的放電電流或放電功率。利用PTC材料具有的正溫度系數特性,通過調節散熱風機風量,來調節PTC材料的電阻,從而達到調控負載相應電參數的目的,具有發熱密度高、體積小、重量輕、成本低以及使用安全等特點。
文檔編號H05B1/00GK2472260SQ00247358
公開日2002年1月16日 申請日期2000年9月7日 優先權日2000年9月7日
發明者徐劍虹, 徐濤 申請人:杭州高特電子設備有限公司