一、制定背景
直流電子負載能模擬直流用電設備的不同用電狀態，用于測量各種直流電源性能。電子負載通過控制電子功率器件的功耗，吸收被測電源的電能起到負載的作用。電子負載通常應用于以下測試場合:電源的負載調整率、電池放電時間及壽命、燃料電池、模擬雨刷帶載電流(恒定電流模式)；充電器、電源的電流限制、電流源(恒定電壓模式)；通信用電源的緩開機、發光二極管的恒流驅動器、模擬汽車溫度控制器的帶載情況(恒定電阻模式)；恒功率電源、電池容量及電池壽命(恒定功率模式)。
《直流電子負載校準規范》是首次制定的國家計量校準規，在規范實施前，部分計量機構校準電子負載時參考JJG598-1989《直流數字電流表試行檢定規程》和JJG315-1983《直流數字電壓表試行檢定規程》。但直流電子負載與這兩種儀器有很大差異，電子負載由兩個主要功能部件組成:直流數字電流表和直流數字電壓表組成的測量部分；吸收由另一器件或電力系統電能的負載部分。電子負載能模擬恒定電壓模式(CV)、恒定電流模式(CC)、恒定功率模式(CP)、恒定電阻模式(CR)，還可以模擬用電設備的非正常工作狀態，如瞬間短路、過流、大電流啟動、故障出現時的大電流。該功能與直流數字電壓表和直流數字電流表完全不同?？紤]上述原因，為滿足計量溯源和市場需求，2014年4月21日國家質檢總局批準發布了JJF1462-2014《直流電子負載校準規范》，該規范于2014年7月21日正式實施。
二、制定依據與適用范圍
JJF1462-2014依據國家計量技術規范JJF1001-2011《通用計量術語及定義》、JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》、JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》編制，參考了JJG315-1983、JJG598-1989、GB/T13978-2008《數字多用表》、GB/T14714-2008《微小型計算機系統設備用開關電源通用規范》、GB/T17478-2004《低壓直流電源設備的性能特性》等文件。實驗中分別選取多個廠家型號的儀器，進行計量性能實驗，確定校準項目及技術指標。
本規范適用于直流電子負載校準，具有直流電子負載功能的電源測試系統或電池測試系統相應項目的校準也可以參照本規范。例如，一些不同命名的電源測試系統、電池測試系統、蓄電池監測系統中集成了電子負載的功能，其內部原理和直流電子負載相同的負載部分，可以參考本規范進行校準。本規范不適用于交流電子負載的校準。
三、規范的主要內容
JJF1462-2014規定了規范的適用范圍、引用文件、術語和計量單位、校準方法及校準所用的儀器設備的要求。其主要校準項目為:(1)直流電壓；(2)恒定電壓；(3)直流電流；(4)恒定電流；(5)恒定電阻；(6)直流功率；(7)恒定功率；(8)動態電流上升速率與下降速率；(9)動態電流加載時間與卸載時間；(10)恒定電流模式的電流穩定度；(11)恒定電流模式或恒定電壓模式負載調整率；(12)短路電阻；(13)輸入電阻；(14)最低工作電壓。[pagebreak]
這些校準項目，已基本包含電子負載的主要技術指標。通過測量電壓、電流和時間及其組合完成各項目校準。數字多用表有很高的準確度等級，使用也比較普遍，其直流電壓量程范圍基本覆蓋了電子負載的電壓量程，可基本滿足電壓項目校準要求。測量電流有很多方法，可以使用直流數字電流表直接測量，也可以用直流分流器、直流電流電壓轉換器、標準電阻伏安法或多量程大電流表等方法進行量程擴展。直流分流器通常用于測量大電流，該方法和標準電阻器方法類似，規程中沒有單獨列出分流器法。通常，直流電子負載使用電流比較大，用直流分流器或標準電阻測量電流時會產生大量熱量，壓降也較大。如使用零磁通測量原理的多量程電流表或直流電流電壓轉換器可以獲得較小的電壓降和功率消耗，減少對測量結果的影響。在校準規范中編寫了直流電流電壓轉換器的校準電流的方法。
四、規范執行中應注意的問題
電子負載工作時吸收電能，內部積累大量熱量。電子負載的電流測量單元易受溫度的影響，準確度較高的直流電子負載電流采樣單元設計有單獨通風散熱結構、通過內部測量單元和功耗單元隔離、增加溫度補償等措施來獲得較好的溫度系數。校準時應注意按說明書的要求保證散熱條件，滿足通風口到障礙物的距離等要求。
開始加載時，電子負載測量電流的分流器升溫，分流器和環境溫差變大，熱傳遞加快，最終達到熱平衡，電子負載的電流測量和控制到達穩定狀態。電子負載穩定電流的能力形成“時間——溫度”相關曲線。以某款電子負載的校準數據為例，加載后，每30s記錄一個數據點，如圖1所示。從測量數據得出，電子負載恒定小電流能力優于大電流，所以校準恒定電流穩定性應選最大電流量程的90%點進行，其結果有代表性。從圖1可看到，在恒流210s后進入平衡狀態，為保證可靠，增加3個數據點(共300s)，即可以充分測量電子負載的恒定電流穩定性。
動態特性主要是通過兩個指標來衡量。一是衡量電流的變化率，包含動態電流的上升速率和下降速率。一是動態電流變化時間，包含加載時間和卸載時間。由于歷史和電源行業習慣等原因，我國電子負載廠家使用的術語和臺灣地區同行類似。比如“定態恒流模式”、“吃載”、“電流回顯”，對應我國的計量術語應該為“恒定電流模式”、“加載”、“電流示值”。電子負載說明書一般以圖形標注動態電流各參數，比如“加載”過程標注為Load 1，卸載過程標注為Load 2，加載時間表示為T1，卸載時間表示為T2。規范中均以我國的計量術語來替代行業內的習慣用語。
動態(電流)模式的校準選點需考慮電子負載工作原理，不能簡單地將卸載電流和加載電流設定為某一電流量程的10%和90%。被測電源經常進行空載——加載——卸載(或空載)測試。電子負載使用場效應管消耗電能，場效應管在空載——加載的過程需建立溝道，建立溝道的時間影響電子負載的開啟時間，限制了電子負載的動態性能，是電流上升速率誤差的一個重要來源。校準規范選擇校準點時考慮了開啟時間，將卸載電流設為0%，使加載周期包含開啟時間。電子負載經常滿電流量程使用，加載電流達到電流量程的100%時，設計不合理的電子負載電流波形將產生過沖并伴隨震蕩。規范編制時將加載電流設定為電流量程的100%，考慮了最不利的因素。[pagebreak]
動態電流加載時間T1與卸載時間T2選擇在最小量程的10%點進行校準。電子負載動態時間使用單片機數字化控制，一般標稱的最大允許誤差為(±0.01%+10μs)。時間越長，開啟時間對誤差的影響越小，單片機執行指令帶來的時間誤差是固定的，除非客戶有要求，選擇動態時間最小量程的10%點校準即可。加載時間T1和卸載時間T2構成一個動態周期，其倒數等于頻率。所以，規范中不將頻率列為一個單獨參數。同理，占空比等于T1/(T1+T2)，占空比也不列入校準項目，避免重復。
電子負載的恒定電壓功能、恒定電流功能、恒定電阻功能是一個吸收功率的過程，其設定值的最大允許誤差和示值的最大允許誤差不一樣。通常，設定值的允差大于示值允差2倍或以上。實際應用中，設定值通常用來預設測試條件，示值用來獲得產品測試數據。在滿足客戶要求情況下，校準機構可使用標準電壓源和標準電流源進行電壓示值和電流示值校準，校準將快捷經濟。
電子負載產業界常有的說法:“開路不開路、短路不短路”，電子負載的輸入受功率器件I0的影響，其輸入電阻值和萬用表的高阻輸入不可比擬。電子負載開路輸入電阻典型值一般為100kΩ。該參數對電子負載的應用有一定影響，開關電源測試待機功率時，電子負載過低的輸入電阻產生的電流導致開關電源從待機狀態進入工作狀態。設計不良或維修后功率器件不配對的電子負載I0變大，反映在端口的輸入電阻變小。電子負載的短路功能并非真正的物理短接，其原理是通過功率器件的飽和導通實現模擬短路功能，在輸入端口形成壓降，等效為一定阻值的短路電阻。該量值反映的是端口在模擬“短路”功能時的電壓/電流特性。該量值和輸入電流有關，廠家一般在說明書中給出典型電流值下的短路電阻。
恒定電阻模式的電阻值在說明書中以Ω為單位，有時使用電導S為單位。實際上，大多數電子負載通過調節電流實現恒定電阻功能，電阻可調節范圍依賴電流的可調節范圍。電子負載電阻量程可變換成以電導為單位的電導量程以避免對滿量程的誤解。比如，某電子負載說明書的恒定電阻量程標稱為(0.1067～2)Ω；該恒定電阻的滿量程是0.1067Ω，而不是2Ω?？蓪⑵浔硎緸殡妼Я砍?/span>(0.5S～9.372S)，滿量程為9.372S。在校準時應注意滿量程的意義。電子負載消耗功率的器件為MOSFET，源極和漏極需一定的壓降才能導通，并按設定值進入正常工作狀態。該量值稱為最低工作電壓，反映的是電子負載的低電壓操作特性。
由于電子負載功能較多，其預期用途各不一樣，校準時應根據客戶預期用途和需要進行項目組合。規范中只給出校準方法，不作合格判斷，解決量值溯源的途徑?？蛻舾鶕陨淼氖褂靡髮π首C書數據和不確定度進行確認。
