恒電位儀的工作依賴于典型的三電極電化學體系，包括工作電極（WE）、參比電極（RE）和輔助電極（CE）。工作電極是發生目標電化學反應的電極，其電位需要被控制；參比電極提供穩定的電位參考標準，用于監測工作電極的電位；輔助電極與工作電極形成電流通路，傳導電解電流。
反饋控制機制：操作人員通過儀器面板或軟件設定目標電位，參比電極實時測量工作電極的實際電位，并將信號反饋至恒電位儀的比較電路。比較電路計算設定電位與實際電位的差值，誤差信號經放大器放大后，生成控制信號，用于調節輸出電流，使工作電極電位保持在設定值。
主要功能
恒電位控制：能將被保護金屬結構的電位地控制在保護電位范圍內，通常電位控制精度可達 ±10mV 甚至更高，有效防止金屬腐蝕。
恒電流控制：當恒電位控制出現問題，如參比信號失效或其他故障時，恒電位儀可自動切換到恒電流工作狀態，確保儀器的輸出電流恒定在預設的電流值上。
穩定直流電源輸出：可將交流電轉換為直流電，并在一定的負載變化范圍內保持輸出電壓和電流的相對穩定，為被保護物提供穩定的電源。
自動調節功能：能根據環境條件和被保護金屬的狀態自動調節輸出電流，確保被保護金屬始終處于的陰極保護狀態。
電路組成
比較器與誤差放大器：高精度運算放大器用于比較設定電位與參比電極反饋的電位，放大誤差信號，通常放大倍數達 103~10?倍，以確保控制精度。
功率輸出級：由晶體管或場效應管（MOSFET）組成，根據誤差信號調節輸出電流，范圍通常為 μA 至 A 級，滿足不同電化學實驗的需求。
阻抗匹配電路：由于參比電極內阻較高，尤其是在高電阻溶液中，需通過高輸入阻抗電路，如射極跟隨器，避免信號衰減，保證電位測量的準確性。
保護與模塊：包含過流保護、短路保護和過載保護，防止電極或儀器損壞。