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工程中開關電源測量電感電流的有效方法

眾所周知,電感作為一個儲能元件,測量其電感值大小,可通過LCR電橋設備,再通過基爾霍夫定律,可進一步得到流經電感上的電流值。

在開關電源中,電感常被用做臨時儲能元件,下面介紹一下開關電源中的電感測量電流方法。

圖1以典型的降壓型轉換器(降壓拓撲)為例,顯示了針對這類測量的建議設置。接入一根輔助小電纜與電感串聯。將它用來連接一個電流探頭,并通過示波器顯示電感電流。建議在電感具有穩定電壓的那一側進行測量。大多數開關穩壓器拓撲使用電感的方式是,一側電壓在兩個極限值之間切換,而另一側電壓則保持相對穩定。對于圖1所示的降壓型轉換器,開關節點(即電感L的左側)上的電壓以開關邊沿的速率在輸入電壓和地電壓之間切換。電感的右側是輸出電壓,通常相對穩定。為了減少由于電容耦合(電場耦合)引起的干擾,電流測量環路應放置在電感安靜的一側,如圖1所示。

圖1.開關電源中的電感電流測量示意圖。

 

圖2顯示了用于該測量的實際設置。將電感提起,并將兩個端子中的一個斜焊到電路板上。另一個端子通過輔助電線連接到電路板上。這種轉換很容易就可以完成。熱氣流脫焊是拆卸電感的一種行之有效的方法。

圖2.電感電流測量的實際設置。

 

由于電流探頭通常非常昂貴,即有學者提出,能否可以通過分流電阻來測量電感電流。原則上這是可行的。但是,這種測量方法的缺點是,在開關電源中產生的開關噪聲很容易通過分流電阻耦合到電壓測量中。因此,特別是在關注的點上,當電感電流改變方向時,測量結果并不能真正代表電感電流的行為。

圖3.電感電流的測量結果顯示為藍色,飽和電感的行為顯示為附加的紫色。

   

圖3顯示了通過與所用示波器兼容的電流探頭檢測到的開關電源的電感電流(藍色)的測量結果。除了顯示為藍色的測量結果之外,還添加了紫色標記,它指示當電感開始接近峰值電流進入過度飽和時,流過電感的電流狀況。當選擇的電感對于給定的應用不能提供足夠的額定電流時,就會發生這種情況。在開關電源中進行電感電流測量的主要原因之一是,它可以幫助識別是否正確選擇了電感,或者在工作中或故障情況下是否會出現電感飽和。

用分流電阻代替電流箝位進行測量將會出現強耦合噪聲,尤其是在峰值電流處,這使得電感飽和的檢測非常困難。

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阿飛啊
LV.6
2
2021-04-07 15:07
講的很清晰,點贊
1
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2021-04-17 12:32
@阿飛啊
講的很清晰,點贊
謝謝支持,相互學習
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frankL
LV.2
4
2021-05-07 14:31

如果出現出現強耦合噪聲,有什么好的方法處理?

0
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2021-05-07 15:18

電阻串聯進去可能是測量比較精確的一種方式,其他的便捷方式可能會引入不必要的串擾,測量電感兩端的電壓,已知電感飽和的直流電阻,這樣的方法可不可行

0
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2021-05-07 15:26

同步整流電路一般用于大電流,要求的電感值就比較小,電感的寄生直流電阻DCR也很小,以前應用的電感DCR一般在幾毫歐,這時候再使用引線測量,引線的電阻會改變電路的一些參數。建議針對不同的電路區別對待。

0
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lkings
LV.6
7
2021-05-08 17:41

基本上現在電流探頭也算不上貴,稍微大點的公司都有。注意飛的延長線不能太長,因為那也是相當于一個電感,這樣說對不對?樓主

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ymyangyong
LV.12
8
2021-05-11 12:26

學習了

0
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2021-05-14 11:21
@ymyangyong
學習了

比如正激的輸出電感就是輸出的負載電流的大小,PFC400V升壓電感可以理解為=功率/PF/母線電壓嗎?

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2021-05-14 11:22
@華南張工
比如正激的輸出電感就是輸出的負載電流的大小,PFC400V升壓電感可以理解為=功率/PF/母線電壓嗎?

電流探頭太貴了,一般的公司還真的買不起啊

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tracy188
LV.5
11
2021-05-17 11:32

請教一下,電感測試條件怎么來設定,在不知道客戶使用的情況下,往往有些產品在不同頻率和不同電壓下會有所不同?

0
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pjx2200
LV.1
12
2021-05-18 19:05

還能這樣測,學習了

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飛翔2004
LV.10
13
2021-05-21 13:01
@zhangjiantao
電阻串聯進去可能是測量比較精確的一種方式,其他的便捷方式可能會引入不必要的串擾,測量電感兩端的電壓,已知電感飽和的直流電阻,這樣的方法可不可行

用的錳銅絲采樣電阻,如果占空比調大一些,電感電流不就大了嗎?然后再慢慢調。

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飛翔2004
LV.10
14
2021-05-21 13:05
@華南張工
電流探頭太貴了,一般的公司還真的買不起啊

高頻電流探頭主要用于測量頻率為20K以上的信號,具有高帶寬低電流的特點,要精度高測出來的數據準確就要花這個錢。

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2021-05-27 15:23

如果電感飽和了會出現啥問題,輸出電壓不可控吧

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yujunice
LV.5
16
2021-05-29 11:56

用直流電子負載怎么調試開關電源,該如何測試開關電源的輸出電流和輸出電壓,及它們的輸出電流電壓的范圍?

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zhenxiang
LV.10
17
2022-03-23 21:56
@華南張工
比如正激的輸出電感就是輸出的負載電流的大小,PFC400V升壓電感可以理解為=功率/PF/母線電壓嗎?

這是個平均值有什么用

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zhenxiang
LV.10
18
2022-03-23 21:57
@yujunice
用直流電子負載怎么調試開關電源,該如何測試開關電源的輸出電流和輸出電壓,及它們的輸出電流電壓的范圍?

要是連個電壓怎么測也要問的話還是重新上個學更合適。

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