電流的準確測量對測試結(jié)果至關(guān)重要，但想要準確測量電流就需要選用合適的電流探頭與正確的測試方法。本文跟您說說電流測量那些事兒，并帶您了解ZLG致遠電子的測試方案。

在日常的計量測試工作中，電流是一個相當重要的測量值。和使用采樣電阻產(chǎn)生壓降的方式測量電流相比，電流探頭只需把導線完全繞在探頭磁芯上就可以實現(xiàn)電流測試。這種方式不需要斷開電源來連接，可以在不破壞導線的情況下測量流經(jīng)導線的電流，使用十分便捷。此外，電流探頭與電壓探頭配合使用能夠測試功率、相位等數(shù)據(jù)，這對于電氣設(shè)計來說是非常有意義的。

電流探頭的原理

常用電流探頭有霍爾傳感器和測量電流磁場兩種類型。

霍爾效應(yīng)傳感器是一種根據(jù)磁場變化輸出電壓的換能器，其電流探頭一般是測量直流或低頻信號的。此類電流探頭是利用補償原理實現(xiàn)測量的，測量范圍可借助于補償放大器, 通過改變轉(zhuǎn)移阻抗加以改變。

電流互感器類型的電流探頭只能用于測量交流電流，常用于高頻測量?；ジ衅骱诵膬?nèi)的交流電流在核心內(nèi)產(chǎn)生磁場，然后在第二繞組電路中引出電流，并被饋送至測量儀。第二繞組的感應(yīng)電壓將與主要繞組電流成正比。電流卡環(huán)是將線圈繞組繞制在導磁率較高的磁性材料上, 當被測電流較大時, 存在磁飽和問題。為了進行精確測量，需要偶爾對探頭進行消磁，并在消磁后補償探頭上保留的任何直流偏移。

現(xiàn)在常見的技術(shù)是混合交流/直流電流探頭，在一個探頭內(nèi)整合了用于測量直流和低頻的霍爾效應(yīng)傳感器元件以及測量交流的電流互感器。

圖1 霍爾效應(yīng)傳感器類型

圖2 電流互感器類型

圖3 混合霍爾效應(yīng)傳感器和電流互感器類型

ZCP0030-50電流探頭

我司研發(fā)的ZCP0030-50電流探頭是混合交流/直流型，可以測量直流/交流電流，測量模擬帶寬50MHz，測量精度可達1%。這款探頭有30A和5A兩個量程，電流傳輸比分別為 0.1V/A 和 1V/A，主要用于測量馬達、開關(guān)電源、逆變器、控制器、傳感器、放大器的瞬時電流等。

圖4 ZCP0030-50外觀圖

ZCP0030-50電流探頭性能測試

ZCP0030-5電流探頭性能參數(shù)測試包括17項功能指標和1項性能指標，綜合精度、帶寬、上升時間、分辨率和噪聲等測試。測試結(jié)果如下表所示。

圖5 ZCP0030-50 測試結(jié)果表

校準源輸出不同的被測電流值，使用六位半萬用表讀取電流探頭的響應(yīng)電壓值。從測試的數(shù)據(jù)可知，ZCP0030-50在量程范圍內(nèi)的直流精度為±1%±1mV。

圖6 直流精度測試表

2、上升時間測試

信號發(fā)生器輸出上升時間5ns的方波，示波器測量經(jīng)過電流探頭后的上升波形時間。測試結(jié)果顯示為8.5ns，這個測試時間包括信號發(fā)生器本身的上升時間和示波器探頭的上升時間。電流探頭實際的上升時間利用以下公式計算。

圖7 ZCP0030-50上升時間

3、方波響應(yīng)測試

方波響應(yīng)主要用來測試電流探頭幅頻響應(yīng)特性。電流探頭能夠完整的重現(xiàn)方波波形，不出現(xiàn)畸變，說明探頭的幅頻響應(yīng)平坦。

信號發(fā)生器輸出電流峰峰值100mA，頻率分別100KHz、1MHz的方波，示波器顯示相對應(yīng)的方波波形。從圖中可知，在測試1MHz的電流方波時，探頭的整體方波響應(yīng)的波形基本上沒有畸變，波形比較平坦，沒有發(fā)生傾斜。

圖8 100kHz方波響應(yīng)測試

圖9 1MHz方波響應(yīng)測試

圖10 電流探頭噪聲測試