基于寬帶隙半導體技術（例如氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC)）的功率轉換產(chǎn)品現(xiàn)在以顯著更高的開關頻率運行，可以產(chǎn)生幾乎完美的正弦波形。扼流圈和電容器等濾波器元件可以做得更小更輕，因為扼流圈的電感值和電容器的電容與開關頻率成反比。未來，基于 SiC 和 GaN 的組件將繼續(xù)在更多應用中獲得認可。本文介紹了一種新方法，并介紹了一系列能夠處理現(xiàn)在所需的寬帶寬的電流傳感器。
功率分析儀通常使用以下基本公式進行有功功率計算。
因此，電壓 v(t) 和電流 i(t) 的數(shù)字化瞬時值相乘，結果在定義的時間窗口內相加?；旧?，直流分量、直到帶寬限制或功率分析儀濾波器截止頻率的所有諧波和非諧波分量都被考慮在內。高端功率分析儀的工作頻率已高達 10 MHz。大多數(shù)情況下，電壓信號直接由功率分析儀處理，從而可以使用功率分析儀的全部帶寬。
對于大于 30 A 的電流測量，通常使用電隔離電流傳感器，它必須將初級信號以高精度傳輸?shù)酱渭墏取＿@些電流傳感器以銅線繞組和鐵芯為主要部件。此外，Rogowski 線圈由用銅線纏繞的線圈體組成。這種結構導致繞組電感以及總是在各個繞組之間和各個繞組層之間形成的不需要的電容。因此，每個銅線繞組代表一個電位振蕩電路。使用湯姆遜的振蕩方程，可以計算出諧振頻率。
根據(jù)公式，可以說線圈的電容越大，在恒定電感下的諧振頻率越小。下圖顯示了部分纏繞的鐵芯。完整的次級繞組分為兩個線圈并串聯(lián)連接。兩個次級線圈都有幾個繞組層。
各個電容在等效電路中并聯(lián)連接，這意味著一個繞組中的總電容相加。由于線圈串聯(lián)，一個線圈的總電容必須除以二。因此，一個線圈的總電容隨著層數(shù)的增加而增加。因此，具有更多匝數(shù)和更多層的電流傳感器應具有較低的諧振頻率。
這一假設已經(jīng)通過對感應電流互感器的頻率測量在實踐中得到驗證。在圖 2 中，已測量到高達 35 kHz 的具有不同匝數(shù)比的相同類型的感應電流互感器。在初級額定電流下，次級電流始終為 1 A。因此，與其他設備相比，4000 A 型號的銅線匝數(shù)和繞組層數(shù)更多。
4000 A 電流互感器的第一諧振頻率約為 9,570 Hz。3000 A 設備的諧振頻率約為 13,000 Hz。電流特性表明，二次信號不僅在諧振點區(qū)域被阻尼，而且還可以被放大。此外，還發(fā)生了不顯著的相移。
如果當前傳感器制造商定義帶寬，則功率計算也應限制在此范圍內。否則，在超出此范圍的頻率范圍內會出現(xiàn)相當大的不準確性。在考慮 5 A 電流鉗的頻率響應時，這一結論得到了進一步的支持。根據(jù)數(shù)據(jù)表，鉗位最高可達 20 kHz。直接在 20 kHz 之后，可以檢測到第一個共振點。可以在 60 到 80 kHz 之間檢測到另一個共振點。在此范圍內，二次側可顯示增加約 1,270% 的幅度值。
通常，制造商不愿意將其電流傳感器的有時看起來混亂的曲線顯示在批準的測量范圍之外。
但是，用戶必須在所使用的傳感器的未定義的較高頻率范圍內預期不希望的曲線特性。高于指定頻率范圍的幅度的強阻尼并不常見。
此外，高精度電流傳感器根據(jù)零磁通原理運行，已用于功率測量數(shù)十年，由多個纏繞鐵芯和必要的電子設備組成。
顯著高于 10 kHz 的電流分量通過第三個內核被動傳輸。這意味著根據(jù)變壓器原理，在 10 kHz 以上，傳感器像電流互感器一樣工作。
零通量技術的先驅們現(xiàn)在已經(jīng)成功地優(yōu)化了第三個內核，以實現(xiàn)高達 10 MHz 的傳輸。Danisense 的新型 DW500UB-2V 電流傳感器具有 500 A 與 2 V 的比率，是目前該領域領先的零磁通傳感器，其頻率響應高達 10 MHz。
如果電流傳感器（如功率分析儀）現(xiàn)在可以處理高達 10 MHz 的測量，那么將來在測試基于碳化硅的轉換器時也應該可以進行高精度和可靠的功率測量。這里的開關頻率通常為 50 到 100 kHz。然而，除了這個開關頻率之外，開關頻率的倍數(shù)與相應的邊帶一起形成。這種現(xiàn)象由以下公式描述。
如果轉換器現(xiàn)在以 100 kHz 脈沖，我們可以預期阻尼幅度也在 200、300 和 400 kHz 以及相應的邊帶。為了準確測量這種情況下出現(xiàn)的有功功率，必須注意除了幅度誤差之外，相位位移也應盡可能小，因為在較高頻率范圍內的功率因數(shù)要小得多。因此，相移對有功功率計算精度的影響顯著增加。因此，用于功率分析的測量設備應該能夠在幅度誤差和相移方面覆蓋盡可能大的頻率范圍，以便能夠排除較高頻率范圍內的不準確性。
除了功率測量外，高帶寬還可用于檢測快速瞬變、浪涌電流、浪涌電流和電流上升的陡度。從 3 MHz 開始的較大相移 (< -10 °) 在此不如功率測量重要。