測量電源適配器用的電流探頭

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測量電源適配器用的電流探頭

在電源適配器的開發過程中，我們常常發現測量各種不同元件通過的電流是很必要的實際上，從全面質量鑒定所需要的置信度方面來講，測量也許是獲得必要信息的唯一方式。
在品字尾電源適配器中可以看到，隨著頻率從幾赫變化到幾百千赫，電流范圍也將從幾毫安變化到數百安的直流或交流電流。隨著信號波形從方波到正弦波，其中包括單向的和對稱的情況，更復雜的情況將是直流電和交流電混合在一起。因此采用傳統的測量方法測量這些電流是非常困難的。
在高頻測量中利用傳統分流器時和為了減少由于分流器電感引入的誤差時，都會遇到很多問題。而實際上，并沒有一種單一的理想器件可用于以上所述的較寬范圍的測量。雖然“霍爾效應”探頭或許可以實現這種測量，但是它顯得很昂貴。

工程師可以通過針對測量范圍選擇合適的方法，而利用不貴的設備來獲得良好的結果。很顯然，對于直流電流的測量，可以使用標準的四端分流器。對于交流電流測量，可以使用電流互感器，但是在典型應用中些類型的互感器將必須覆蓋較寬的頻率范圍。當需要測量交直流混合在一起的情況時，可以采用無感分流器或者特殊的低導磁率電流互感器。如果電流脈沖鏈是單向的（例如二極管電流），將需要一種不同類型的電流互感器。為了上述應用，以下部分將講述適用的電流互感器的設計與結構。
在中頻到高頻的范圍內，實際的交流電流可達到10A，可采用 Tektronix電流探頭#P6021或類似的探頭。該探頭有其自身的優點，它可以與滑動門一起安裝在電流互感器上，那樣它就可以容易地滑到通過被測電流的導線上。如下所述，對任何“嵌入式”制造的特殊用途電流探頭的校準，該探頭也是很有用的。

特殊用途的電流探頭
在插墻式電源適配器中的交流電流的測量中，由于準確度要求不是特別重要（通常5%的準確度就足夠了），采用示波器顯示的電流互感器探頭可以很容易制造出來。
這里所用到的電流互感器設計的一般原則與限流互感器所描述的很相似，但是，為了使這些電流探頭能直接與示波器輸入接口相連，并能使實際波形重現，終端網絡就顯得更加重要。
為了易于制造，且更好地維護標定，在這里討論的電流互感器是圓環形測量繞組的形式，并且必須與被測量導線斷開連接，為了測量的目的可使被測量導線穿過圓環形測量繞組。雖然這樣有些不方便，但這樣做是有好處的，因為磁心沒有氣隙（或許會變化），這樣會使測量和標定的準確度更加穩定，且探頭也更加容易制造。
注意：那些更具創造才能的機械愛好者也能設計出用電流互感器探頭的夾子夾在被測量導線上的方法。現在制造的各種內置了水久磁鐵偏置的心為這一應用提供了可能性。因為磁極部分由于磁引力而粘在一起，而且內置的雅偏置使雅心更合子單向脈沖的測量。
但是，以下討論假設使用空氣凈化器電源適配器的是無氣隙的環形HCR、鐵氧體和鐵鎳鉬磁心。對于低頻率交流應用場合（即20Hz~10kHz），將使用HCR磁心。這些磁心應該有低損耗、高導磁率和高的飽和磁通密度。對于中頻（10kHz~100kHz），將使用高導磁率扁平帶式繞制的磁心或者鐵氧體磁心。對于單向高頻脈沖的測量，剩磁等級應該是低的，以保證在靜態的時候磁心能恢復，故可采用鐵氧體磁心（如TDKH5B2材料或類似材料都是非常適當的）。對于高頻交流的測量，可采用低損耗鐵氧體磁心。對于既有直流又有交流的線路交流測量，應該選擇較低導磁率的材料，以便可承擔直流電流分量而不會造成磁心飽和。對于這種應用，坡莫合金或低導磁率的鐵氧體，如西門子#N30或者類似材料都是比較合適的。這些電流互感器和探頭的設計和結構將會比較詳細地加以分析。

電源適配器