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设计用于精确电流测量的电流探头
05-08 17:16
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  对于必须为监测或故障排除目的而制造的基本电子元件,电流一直是更有问题的参数。在实验室或testbench上下文中,断开电路并插入电流表直接测量电流可能很简单..在生产测试环境中,在现场服务中,或在系统运行时对其进行监测和诊断测量,这种方法往往不方便或不可能。将低值电阻元件放置在电流路径中并测量其上产生的电压也会出现类似的接入问题,在工业驱动器或逆变器等高压系统的情况下也会出现安全问题。¬

  ¬¬解决这个问题的一个熟悉的工具是夹紧电流探头。根据基本电磁原理,我们知道在导体中流动的电流在它周围形成磁场;钳位探头使用该磁场间接测量电流。一些工程师认为钳位电流探头是一个有用的附件,但精度有限。新的设计克服了任何这样的限制,并提供了范围、准确性和稳定性性能,符合当今生产和维护测试场景的要求。探针可以与万用表接口,也可以配置为波形捕获设备,以连接到示波器。

  ¬汽车系统测试带来了许多测量挑战。它需要很高的动态范围;当发动机起动机电动机投入时,电流探头必须测量几百安培,而在天平的另一端,它必须解决毫安甚至微安的电流一电动汽车和混合动力车的发展速度的增加将增加进一步的需求。现代汽车系统中的一个典型测试用例是监测汽车系统在概念上转动时产生的待机电流o任车辆设计包含了许多电子控制单元(ECU),所有这些单元都通过基于总线的互连相互作用,整个系统在逐渐关闭到静止状态时的行为可能是非常复杂的,并且可能需要很多分钟甚至几个小时。这直接导致需要测量工具,不仅解决非常低的电流,而且在长期内以稳定和完全可重复的方式这样做。¬¬

  钳位探头的核心是对磁路的详细了解和细致设计..虽然表面上相似,但在dif-中使用了三种不同的测量原理。

  不同的探针设计。在每一种情况下,探针的颚,当围绕导体关闭时,形成一个磁环。

  ¬一种变体使用放置在磁环间隙内的霍尔效应传感器;该回路将导体周围的磁场集中到间隙中,霍尔传感器发展成比例电压。这被称为开环设备:另一种闭环配置在磁芯周围增加了一个绕组,通过该绕组,伺服放大器驱动电流使霍尔传感器的磁场无效。与所有这些平衡测量技术一样,这种闭环布置可以增加范围和线性度,部分是通过保持磁组分远离其饱和区域。¬

  ¬第二个基本原理是磁通门传感器,它使用磁环的全B-H磁化特性。交流信号驱动磁芯进出其饱和区域:由于被测导体而产生的附加磁场的存在影响了磁性材料在其B-H环周围的漂移,由此可以导出测试电流的值。

  另一种技术只测量交流电流,而前面提到的方法可以同时处理直流和交流;这是罗格斯基科勒方法,其中磁环是一个空气芯绕组。感兴趣的电流引起的磁场在线圈中产生一个电压,即电流的导数(di/dt);信号调理然后将该电压集成到电流的测量中。基于传感器的探针可以测量到几毫安,1%的精度和imA分辨率;磁通门技术可以将其扩展到以ioojiA的分辨率测量imA。¬高性能探头的频率响应扩展到100kHz以上,使之成为可能。

  工业驱动器和逆变器电流流动的谐波分析,脉冲响应时间在I(IS)下。

  测试环境如上所述,磁设计是性能的关键。诸如汽车行业中的bonnet测量或工业环境中接近电机驱动器等环境对精密系统极为不利。在最基本的层面上,电流探头的机械设计必须是稳健和准确的,这样磁环就能被正确地关闭,并且每次应用探头时都建立了相同的条件。

  在微安培区域实现分辨率要求对外部磁场进行高水平的筛选,同时对感兴趣的领域提供高灵敏度。在工业驱动环境中,杂散场(和其他电噪声)的潜力是显而易见的;同样,在汽车环境中,将有多个电机和其他系统在附近。

  即使是地球的磁场也必须考虑;在半径为2cm的ima电流产生的磁场强度是io纳米特斯拉;地球的磁场大约是几十微特斯拉..然而,制造高性能钳位探头所需的磁性设计专门知识远远超出了筛选。探头精度是常规指定的导体在探头孔径的中间,电线正常到平面的磁环。在真正的测试中¬