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工程中开关电源测量电感电流的有效方法

众所周知,电感作为一个储能元件,测量其电感值大小,可通过LCR电桥设备,再通过基尔霍夫定律,可进一步得到流经电感上的电流值。

在开关电源中,电感常被用做临时储能元件,下面介绍一下开关电源中的电感测量电流方法。

图1以典型的降压型转换器(降压拓扑)为例,显示了针对这类测量的建议设置。接入一根辅助小电缆与电感串联。将它用来连接一个电流探头,并通过示波器显示电感电流。建议在电感具有稳定电压的那一侧进行测量。大多数开关稳压器拓扑使用电感的方式是,一侧电压在两个极限值之间切换,而另一侧电压则保持相对稳定。对于图1所示的降压型转换器,开关节点(即电感L的左侧)上的电压以开关边沿的速率在输入电压和地电压之间切换。电感的右侧是输出电压,通常相对稳定。为了减少由于电容耦合(电场耦合)引起的干扰,电流测量环路应放置在电感安静的一侧,如图1所示。

图1.开关电源中的电感电流测量示意图。

 

图2显示了用于该测量的实际设置。将电感提起,并将两个端子中的一个斜焊到电路板上。另一个端子通过辅助电线连接到电路板上。这种转换很容易就可以完成。热气流脱焊是拆卸电感的一种行之有效的方法。

图2.电感电流测量的实际设置。

 

由于电流探头通常非常昂贵,即有学者提出,能否可以通过分流电阻来测量电感电流。原则上这是可行的。但是,这种测量方法的缺点是,在开关电源中产生的开关噪声很容易通过分流电阻耦合到电压测量中。因此,特别是在关注的点上,当电感电流改变方向时,测量结果并不能真正代表电感电流的行为。

图3.电感电流的测量结果显示为蓝色,饱和电感的行为显示为附加的紫色。

   

图3显示了通过与所用示波器兼容的电流探头检测到的开关电源的电感电流(蓝色)的测量结果。除了显示为蓝色的测量结果之外,还添加了紫色标记,它指示当电感开始接近峰值电流进入过度饱和时,流过电感的电流状况。当选择的电感对于给定的应用不能提供足够的额定电流时,就会发生这种情况。在开关电源中进行电感电流测量的主要原因之一是,它可以帮助识别是否正确选择了电感,或者在工作中或故障情况下是否会出现电感饱和。

用分流电阻代替电流箝位进行测量将会出现强耦合噪声,尤其是在峰值电流处,这使得电感饱和的检测非常困难。

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阿飞啊
LV.6
2
2021-04-07 15:07
讲的很清晰,点赞
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2021-04-17 12:32
@阿飞啊
讲的很清晰,点赞
谢谢支持,相互学习
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frankL
LV.2
4
2021-05-07 14:31

如果出现出现强耦合噪声,有什么好的方法处理?

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2021-05-07 15:18

电阻串联进去可能是测量比较精确的一种方式,其他的便捷方式可能会引入不必要的串扰,测量电感两端的电压,已知电感饱和的直流电阻,这样的方法可不可行

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2021-05-07 15:26

同步整流电路一般用于大电流,要求的电感值就比较小,电感的寄生直流电阻DCR也很小,以前应用的电感DCR一般在几毫欧,这时候再使用引线测量,引线的电阻会改变电路的一些参数。建议针对不同的电路区别对待。

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

基本上现在电流探头也算不上贵,稍微大点的公司都有。注意飞的延长线不能太长,因为那也是相当于一个电感,这样说对不对?楼主

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

学习了

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2021-05-14 11:21
@ymyangyong
学习了

比如正激的输出电感就是输出的负载电流的大小,PFC400V升压电感可以理解为=功率/PF/母线电压吗?

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2021-05-14 11:22
@华南张工
比如正激的输出电感就是输出的负载电流的大小,PFC400V升压电感可以理解为=功率/PF/母线电压吗?

电流探头太贵了,一般的公司还真的买不起啊

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

请教一下,电感测试条件怎么来设定,在不知道客户使用的情况下,往往有些产品在不同频率和不同电压下会有所不同?

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

还能这样测,学习了

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飞翔2004
LV.10
13
2021-05-21 13:01
@zhangjiantao
电阻串联进去可能是测量比较精确的一种方式,其他的便捷方式可能会引入不必要的串扰,测量电感两端的电压,已知电感饱和的直流电阻,这样的方法可不可行

用的锰铜丝采样电阻,如果占空比调大一些,电感电流不就大了吗?然后再慢慢调。

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飞翔2004
LV.10
14
2021-05-21 13:05
@华南张工
电流探头太贵了,一般的公司还真的买不起啊

高频电流探头主要用于测量频率为20K以上的信号,具有高带宽低电流的特点,要精度高测出来的数据准确就要花这个钱。

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2021-05-27 15:23

如果电感饱和了会出现啥问题,输出电压不可控吧

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

用直流电子负载怎么调试开关电源,该如何测试开关电源的输出电流和输出电压,及它们的输出电流电压的范围?

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zhenxiang
LV.10
17
2022-03-23 21:56
@华南张工
比如正激的输出电感就是输出的负载电流的大小,PFC400V升压电感可以理解为=功率/PF/母线电压吗?

这是个平均值有什么用

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zhenxiang
LV.10
18
2022-03-23 21:57
@yujunice
用直流电子负载怎么调试开关电源,该如何测试开关电源的输出电流和输出电压,及它们的输出电流电压的范围?

要是连个电压怎么测也要问的话还是重新上个学更合适。

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