
雖然使用數字萬用表測量電流并不少見,但測量隨時間變化的電流需要使用示波器。大多數示波器 只能直接測量電壓,而不是電流,但是您可以使用示波器測量電流,使用兩種方法之一。
測量分流電阻器上的電壓降:一些電源設計可能在設計中內置了分流電阻器用于反饋。一種技術是測量這種電阻器上的差分電壓降。這些通常是低值電阻器,通常小于 1 歐姆。
使用電流探頭測量電流: 當與示波器的電壓測量功能結合使用時,電流探頭可以實現多種重要的功率測量,例如瞬時功率、平均功率和相位。
為確保您當前的測量盡可能準確,必須選擇并正確應用最合適的技術。以上兩種方法各有優缺點,我們將在下面探討。
如何測量作為分流電阻器兩端電壓降的電流
如果將電流檢測電阻器(“分流”電阻器)設計到直流電源中,這是最方便的方法。
只要共模信號在探頭的指定工作范圍內并且壓降足夠大,使用有源差分探頭測量檢測電阻器上的壓降 將提供良好的結果。
但是,在低電平信號上使用差分探頭需要注意測量系統中的降噪。
使用最低的可用探頭衰減并限制探頭或示波器上的帶寬以降低測量系統噪聲。
另外,請記住,探頭的電容和電阻將與檢測電阻并聯,盡管它們的設計目的是最大限度地減少對被測設備的影響,但您應該意識到它們的存在。
使用分流電阻器測量電流時的設計注意事項
引入與負載串聯的檢測電阻需要仔細的設計考慮。隨著電阻值的增加,每安培的壓降根據歐姆定律增加,從而提高電流測量的質量。然而,電阻器的功耗隨電流的平方增加,必須考慮額外的壓降。此外,電阻器會為電路增加感抗。
并且不要忘記差分探頭輸入電容與檢測電阻并聯,形成一個 RC 濾波器。
如果確實在電路中添加了檢測電阻器,請嘗試將其添加到盡可能靠近地的位置,以最大程度地減少測量系統必須拒絕的電阻器兩端的共模信號。而且,與高性能電流探頭不同,差分電壓測量的共模抑制性能往往會隨頻率下降,從而降低了使用檢測電阻器進行高頻電流測量的準確性。

如何用電流探頭測量電流
流過導體的電流會導致在導體周圍形成電磁通量場。電流探頭 旨在感應該場的強度并將其轉換為相應的電壓,以便由示波器進行測量。
這允許您使用示波器查看和分析電流波形。當與示波器的電壓測量功能結合使用時,電流探頭還允許您進行各種功率測量。根據示波器的波形數學功能,這些測量可能包括瞬時功率、真實功率、視在功率和相位。
示波器的電流探頭有兩種主要類型:
交流電流探頭
AC/DC 電流探頭。
變壓器作用原理
這兩種類型都使用變壓器作用原理來感測導體中的交流電 (AC)。
對于變壓器動作,必須有交流電流流過導體。這種交流電根據電流的幅度和方向導致磁通場的建立和崩潰。當感應線圈放置在這個磁場中時,變化的磁通場通過簡單的變壓器動作在線圈上感應出一個成比例的電壓。然后對與電流相關的電壓信號進行調節,并可以在示波器上顯示為電流縮放波形。
電流探頭的類型
最簡單的交流電流探頭是無源設備,它只是一個線圈,按照精確規格纏繞在磁芯(例如鐵氧體材料)上。有些是實心環形線圈,需要用戶將導體穿過磁芯。分體式電流探頭使用精確設計的機械系統,允許在不破壞被測電路的情況下打開磁芯并夾在導體周圍。Splitcore 電流探頭具有高靈敏度且無需電源即可運行,但機械剛性大且通常具有小孔徑,這會限制其多功能性。
基于 Rogowski 線圈技術的交流電流探頭是實心和分裂芯電流探頭的替代品。Rogowski 線圈使用空氣芯并且具有機械靈活性,允許將線圈打開并纏繞在電線或元件引線上。而且,由于磁芯不是磁性材料,因此 Rogowski 線圈在高電流水平(甚至數千安培)下不會磁飽和。然而,它們的靈敏度往往低于分裂芯探頭,并且它們需要有源信號調節器來整合來自線圈的信號,因此需要電源。
對于許多電源轉換應用,分體式 AC/DC 電流探頭是最通用、最準確且易于使用的解決方案。AC/DC 電流探頭使用變壓器測量 AC 電流,使用霍爾效應設備測量 DC 電流。由于它們包括支持霍爾效應傳感器的有源電子設備,因此 AC/DC 探頭需要電源才能運行。該電源可以是單獨的電源,也可以集成到某些示波器中。
