MagnaLOAD 工作曲线与范围
Magna-Power的MagnaLOAD直流电子负载采用两种不同的能量耗散拓扑结构：线性拓扑和有源电阻拓扑。
在线性拓扑中（应用于风冷ALx系列，与市场上大多数电子负载一致），驱动至线性工作区的MOSFET被用作主要的散热器件。利用MOSFET耗散能量是一种简单且成熟的方法，能够在非常宽的电压范围内实现满功率运行。然而，该拓扑的缺点在于线性电子负载的成本相对较高，这是由于每瓦特价格较高，且大功率应用需要大量有源器件。
在获得专利的（美国专利9,429,629）有源电阻拓扑中（应用于风冷ARx系列和水冷WRx系列），由开关矩阵切换的无源电阻提供主要的功率耗散，然后与少量有源器件串联耦合。当编程设定值变化或直流输入总线波动时，电阻会在电路中切入和切出，同时通过数字控制有源器件使过渡无缝衔接。通过用无源器件替代有源器件作为主要的散热元件，有源电阻电子负载的价格远低于传统电子负载，使电子负载在大功率应用中更具经济性。由于无源电阻具有固定阻抗，能够实现满功率运行的电压范围比线性技术负载更为有限。电子负载的工作曲线是选择产品时需要考虑的重要因素。
MagnaLOAD 工作曲线
MagnaLOAD型号由系列名称和三个数字依次指定：最大功率、最大电压和最大电流。例如，型号ARx13.5-1000-28的额定参数为最大功率13.5 kW、最大电压1000 Vdc和最大电流28 Adc。由于MagnaLOAD具有宽广的满功率工作范围，仅从型号上可能无法立即看出这些额定参数在什么范围内可以实现。满功率工作范围可通过以下方法轻松确定：
- 将型号的最大额定功率除以最大额定电压，即可确定产品在最大电压下的电流值。
- 将型号的最大额定功率除以最大额定电流，即可确定产品在最大电流下的电压值。
在这两个电压和电流点之间即为满功率工作范围。以型号ALx2.5-200-600为例：
型号ALx2.5-200-600的2.5 kW额定满功率运行范围为482 Vdc、56 Adc至1000 Vdc、27 Adc。如下图所示，同时绘制了功率和电流相对于电压的曲线：
再以MagnaLOAD直流电子负载型号ARx27-1000-56为例：
型号 ARx27-1000-56 的 27 kW 额定满功率运行在 482 Vdc 和 56 Adc 至 1000 Vdc 和 27 Adc 范围内实现。以下图表同时显示了功率和电流与电压的关系：
作为 ARx 系列和 WRx 系列有源电阻 MagnaLOAD 的简单经验法则，满功率可在最大电压的 48% 至最大电压的 100% 范围内实现。对于 ALx 系列，由于其满功率工作范围更宽，最好使用上述公式 1-2 进行计算。
当然，MagnaLOAD 也可以在图 1 和图 2 的工作曲线之外以降额功率运行；此时需要查阅相应产品数据手册或用户手册中规定的工作曲线。鉴于型号和功率等级范围广泛，Magna-Power 将这些曲线按相应产品系列的满量程额定值进行归一化处理。要推导某一型号的工作曲线，请将曲线的归一化值乘以型号编号中的额定值。图 3 显示了 ARx 系列大功率范围的归一化工作曲线，图 4 显示了应用于型号 ARx40.5-100-840 的 ARx 系列大功率范围工作曲线。
低功率工作范围
有源电阻 MagnaLOAD（ARx 系列和 WRx 系列）具有第二种工作范围——低功率范围，可通过前面板或计算机命令选择。该工作范围允许这些产品系列通过旁路无源电阻器、仅使用 MOSFET 进行功率耗散，从而在低电压下实现最大额定电流。虽然 MagnaLOAD 在此低功率范围内只能耗散约其额定功率的 20%，但它对于大功率工作曲线无法满足的低电压应用非常有用。
图 5 显示了 ARx 系列归一化的低功率工作曲线，图 6 显示了应用于型号 ARx40.5-100-840 的 ARx 系列低功率工作曲线。
MagnaLOAD 工作曲线和范围在示例应用中的实际运用
在 MagnaLOAD 直流电子负载的众多应用中，我们选取了几个最能展示产品工作曲线和范围的案例。
12 Vdc 和 48 Vdc 汽车测试
一家汽车制造商联系 Magna-Power，希望使用 MagnaLOAD 测试传统 12 Vdc 汽车应用，同时也测试 48 Vdc 插电式混合动力电气系统。MagnaLOAD 将用于 12 Vdc 铅酸电池和 48 Vdc 锂离子电池的放电测试，同时也用于对 12 Vdc 交流发电机加载以及模拟混合动力车辆 48 Vdc 总线上的电池能量回收。提供的最恶劣工况放电规格如下：
- 从铅酸电池在 12 Vdc 下最大放电电流 350 Adc，以模拟起动电机启动工况
- 加速期间从锂离子电池在 48 Vdc 下最大耗散 400 Adc
该应用的最高功率需求为 48 Vdc、400 Adc（锂离子电池），表明此需求在 ARx 系列的功率范围内（6.75 kW 至 40.5 kW）：
基于 19.2 kW 的功率需求和 Magna-Power 的产品阵列，最接近的 ARx 系列型号应在 20.25 kW 及以上范围内。现在需要确保工作点落在产品的工作范围内。
参照图 3 中的红色线，ARx 系列 MagnaLOAD 直流电子负载在大功率工作范围内可从额定最大输出电压的 48% 至 100% 实现满功率运行。在 Magna-Power 的产品中，能够在 48 Vdc 下实现满功率的唯一电压范围是额定最大电压为 100 Vdc 的 MagnaLOAD，因为 48 Vdc 相当于 100 Vdc MagnaLOAD 额定电压的 48%。因此 48 Vdc 将落在 100 Vdc MagnaLOAD 的满功率工作范围内。
参照图 3 中的深蓝色线，在 12 Vdc 下，100 Vdc ARx 系列 MagnaLOAD 在大功率范围内的电流能力仅为最大额定电流的 22.5%——这正是低功率范围发挥作用的场景。
对于低电压应用，将 MagnaLOAD 配置为低功率范围将提供图 5 所示的工作曲线。在此范围内，MagnaLOAD 可在低电压下实现接近其额定电流能力。再次参照图 5，在 12 Vdc 下——相当于 100 Vdc MagnaLOAD 额定电压的 12%——可实现其额定电流的 95%。
考虑到超过 19.2 kW 的最接近功率额定值，型号 ARx20.25-100-420，我们评估其工作条件：
公式 6 表明，在 48 Vdc 下，MagnaLOAD 型号 ARx20.25-100-420 在大功率范围内能够实现 421.8 Adc，满足锂离子电池测试的要求。
公式7表明，尽管MagnaLOAD型号ARx20.25-100-420在低功率范围内以12 Vdc运行时被限制为额定电流的95%，但399 Adc仍能提供足够的电流来满足铅酸电池测试的要求。
因此，型号ARx20.25-100-420通过使用高功率范围（图3）和低功率范围（图5），可同时满足两项要求。
具备扩展能力的500 Vdc电动汽车测试
一家电动汽车（EV）制造商就其电动汽车的500 Vdc直流母线测试联系了Magna-Power。MagnaLOAD将代替电池组用于消耗回馈能量。此外，MagnaLOAD还将为车载充电器提供负载。
车载充电器决定了功率需求，即12 kW。用户倾向于采用风冷方案，这与ARx系列（风冷，6.75 kW至40.5 kW）非常契合。用户首先选择了ARx13.5-500-56，其最大额定值为13.5 kW、500 Vdc和56 Adc。这一选择看似最合理，因为它能轻松满足全部功率需求，在500 Vdc电压要求下可提供高达27 Adc的电流。
虽然用户所选型号能够满足当前需求，但其下一代车辆将把直流母线电压提升至800 Vdc；ARx13.5-500-56将无法满足新一代的测试需求。因此，尽管当前仅需500 Vdc，客户还是选择了ARx13.5-1000-28。再次参考图3，这一新型号在500 Vdc电压（最大额定电压的50%）要求下仍能提供27 Adc电流，同时在1000 Vdc下可提供高达13.5 Adc电流，使该产品能够满足未来一代的使用需求。
12 Vdc ASIC矿机电源测试
加密货币矿机电源为高功耗ASIC矿机提供大功率+12V总线。在生产验证过程中，这些矿机电源使用直流电子负载进行循环测试和老化测试。在此特定应用中，五台电源在一个定制电源测试仪中同时进行测试。该电源额定功率为1200瓦，其+12V通道可输出高达100 Adc。因此，五台矿机电源老化测试的最大功率需求为6 kW。
对于6 kW的需求，ARx系列初看最为合适，其型号范围从6.75 kW到40.5 kW。然而，鉴于工作电压为12 Vdc，在低功率模式下ARx系列将被限制在额定功率的25%以下（图5），这意味着需要大幅增加产品规格才能满足12 Vdc、6 kW的要求。相比之下，查看ALx系列的工作曲线，其在极宽的范围内均可实现满功率输出，非常适合大功率、低电压应用。参考MagnaLOAD型号ALx2.5-200-600工作曲线的图1摘录，该型号在12 Vdc下即可达到满额定功率。
虽然单台ALx2.5-200-600的最大额定功率仅为2.5 kW，但可以利用产品自带的MagnaLINK™接口，通过数字主从方式将多台设备并联运行。使用MagnaLINK™主从连接不会牺牲任何性能，各单元还能进行测量汇总，真正实现如同单台设备的运行效果。将三台ALx2.5-200-600进行主从并联，可实现高达7.5 kW的功率能力和1800 Adc的电流能力。在12 Vdc运行时，该主从系统完全有能力满足ASIC矿机电源测试仪6 kW、600 Adc的需求。