恒电位仪的工作依赖于典型的三电极电化学体系，包括工作电极（WE）、参比电极（RE）和辅助电极（CE）。工作电极是发生目标电化学反应的电极，其电位需要被控制；参比电极提供稳定的电位参考标准，用于监测工作电极的电位；辅助电极与工作电极形成电流通路，传导电解电流。
反馈控制机制：操作人员通过仪器面板或软件设定目标电位，参比电极实时测量工作电极的实际电位，并将信号反馈至恒电位仪的比较电路。比较电路计算设定电位与实际电位的差值，误差信号经放大器放大后，生成控制信号，用于调节输出电流，使工作电极电位保持在设定值。
主要功能
恒电位控制：能将被保护金属结构的电位地控制在保护电位范围内，通常电位控制精度可达 ±10mV 甚至更高，有效防止金属腐蚀。
恒电流控制：当恒电位控制出现问题，如参比信号失效或其他故障时，恒电位仪可自动切换到恒电流工作状态，确保仪器的输出电流恒定在预设的电流值上。
稳定直流电源输出：可将交流电转换为直流电，并在一定的负载变化范围内保持输出电压和电流的相对稳定，为被保护物提供稳定的电源。
自动调节功能：能根据环境条件和被保护金属的状态自动调节输出电流，确保被保护金属始终处于的阴极保护状态。
电路组成
比较器与误差放大器：高精度运算放大器用于比较设定电位与参比电极反馈的电位，放大误差信号，通常放大倍数达 10³~10⁶倍，以确保控制精度。
功率输出级：由晶体管或场效应管（MOSFET）组成，根据误差信号调节输出电流，范围通常为 μA 至 A 级，满足不同电化学实验的需求。
阻抗匹配电路：由于参比电极内阻较高，尤其是在高电阻溶液中，需通过高输入阻抗电路，如射极跟随器，避免信号衰减，保证电位测量的准确性。
保护与安全模块：包含过流保护、短路保护和过载保护，防止电极或仪器损坏。