浪涌電流或輸入浪涌電流是指設(shè)備接通電源時瞬間產(chǎn)生的大電流浪涌。浪涌電流通常發(fā)生在輸入端有大量并聯(lián)電容的設(shè)備中,如DC-DC轉(zhuǎn)換器,或在瞬態(tài)條件下阻抗極低的設(shè)備中,如電動機(jī)。浪涌電流可能比設(shè)備的穩(wěn)態(tài)電流大幾倍。例如,電動機(jī)的浪涌電流水平可能比其穩(wěn)態(tài)電流水平高25倍。
當(dāng)您表征浪涌電流時,您可以捕獲設(shè)備浪涌電流的高分辨率數(shù)字化曲線或可靠的峰值電流讀數(shù)。這次介紹使用是德高分辨率示波器和高精度數(shù)字萬用表準(zhǔn)確捕獲浪涌電流的技術(shù)。
高精度數(shù)字萬用表(DMM34461),配備了經(jīng)過驗(yàn)證的專業(yè)級測量技術(shù),旨在最大限度地減少實(shí)際因素導(dǎo)致的測量誤差,為該應(yīng)用提供所需的準(zhǔn)確度和精度。這些儀器還配備了大型彩色屏幕顯示器和圖形界面,可以快速可視化、分析和共享測試結(jié)果。
HD3 采用了全新架構(gòu)設(shè)計,與同檔儀器相比,能夠更準(zhǔn)確地分析設(shè)計中的各種信號。定制的 14bit ADC 和超低噪聲前端更是為這一系列示波器帶來了超高的垂直分辨率。這些功能特性確保您能夠進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量,從而真實(shí)地洞察產(chǎn)品內(nèi)部的信號情況。
雖然表征浪涌電流的方法有多種,但本應(yīng)用說明重點(diǎn)介紹三種方法:
- 使用高垂直分辨率示波器。
- 使用內(nèi)置數(shù)字轉(zhuǎn)換器的高精度數(shù)字萬用表。
- 使用具有內(nèi)置示波器視圖的電子負(fù)載。
使用電流探頭。鉗式電流探頭使用霍爾效應(yīng)原理。通過感測導(dǎo)體周圍的磁場并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號,探頭可以準(zhǔn)確捕獲浪涌電流的快速瞬態(tài),而不會像分流電阻那樣向電路引入任何額外的電阻。
DMM系列的最新型號包括具有高速采樣功能的數(shù)字轉(zhuǎn)換器,使其適用于測量浪涌電流。與標(biāo)準(zhǔn)DMM不同,標(biāo)準(zhǔn)DMM以較慢的間隔進(jìn)行離散讀數(shù),數(shù)字轉(zhuǎn)換器以高速率連續(xù)采樣信號,存儲數(shù)據(jù)用于詳細(xì)的波形分析。DM34461A數(shù)字萬用表配備了最大采樣率為50kHz的數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它每秒可以捕獲多達(dá)50,000個樣本,提供每個樣本20微秒的時間分辨率。
帶數(shù)字萬用表的涌流特性測試裝置
帶有電子負(fù)載的浪涌電流特性測試裝置
根據(jù)奈奎斯特定理,采樣頻率必須是捕獲信號頻率的兩倍,以避免混疊并準(zhǔn)確捕獲快速瞬態(tài)。要確定50kHz的采樣率是否足夠,我們需要考慮浪涌電流的頻率。
這種方法使用與前一種方法類似的硬件設(shè)置,但不需要萬用表。如圖所示,電源連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入,而輸出連接到電子負(fù)載。
Keysight EL30000系列電子負(fù)載具有示波器視圖功能,可以捕獲多達(dá)256k個樣本。當(dāng)設(shè)置為記錄1秒時,有效采樣率為256kHz(256k/1s)是數(shù)字轉(zhuǎn)換器采樣率的五倍以上。
示波器配置為256k和1s。我們看到大部分浪涌電流信號被準(zhǔn)確捕獲。高采樣率確保捕獲浪涌電流的細(xì)微細(xì)節(jié),而不會產(chǎn)生過多噪聲,提供清晰可靠的測量。有了這些精確的數(shù)據(jù),工程師可以分析并開發(fā)解決方案,有效降低浪涌電流并改善系統(tǒng)電源性能。
介紹了三種測量浪涌電流的有效方法。
第一種方法使用HD3示波器。使用鉗式電流探頭。這種類型的探頭感測導(dǎo)體周圍的磁場并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號,捕獲浪涌電流而不向電路添加電阻。
第二種方法使用數(shù)字萬用表,該萬用表具有高速采樣功能。數(shù)字轉(zhuǎn)換器的最大50kHz采樣率提供了詳細(xì)的波形分析。將DMM與負(fù)載串聯(lián)連接可以準(zhǔn)確捕獲浪涌電流。
第三種方法采用電子負(fù)載示波器視圖,如EL30000系列儀器中提供的。此功能可以捕獲多達(dá)256k個樣本,如果示波器運(yùn)行1秒,則相當(dāng)于256kHz的采樣率。通過將電源連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入并將輸出連接到電子負(fù)載,示波器視圖提供了浪涌電流的詳細(xì)、清晰和可靠的測量。
方法的選擇取決于具體情況。示波器方法比較適合具有快速瞬態(tài)的感性負(fù)載。在不需要精細(xì)細(xì)節(jié)的情況下,可以使用DMM方法。對于測試阻性負(fù)載,電子負(fù)載可以替代實(shí)際負(fù)載,使示波器視圖方法適用。這種方法通過省略示波器來降低電路復(fù)雜性。
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