國產知用品牌生產的 CP9000 系列柔性電流探頭根據(jù)環(huán)大小分為三類:
小環(huán)CP9000S系列:適用于特別狹小空間的測量,如 MOS 管,IGBT 管,電容等電流測量。
中環(huán) CP9000 系列:適用于電容紋波電流,三相交流電,馬達驅動波形等場合。
大環(huán)CP9000L系列:適用于大功率應用場合,太陽能,風能等大電流,高電壓應用場合。
3 種柔性探頭參考下圖:
一:重要指標說明:
1. 帶寬
柔性探頭是交流探頭,只能測量交流,帶寬有低頻截止點(-3dB 點)fL 和高頻截止點(-3dB 點)fH。如下圖:(-3dB 點:是指實際幅度的 70.7%位置)
選擇探頭時就要考慮探頭的高頻截止點 fH 和低頻截止點是否滿足要求 fL。
要保證幅度滿足精度要求,選擇時一般要留有5倍余量。比如說探頭的低頻截止點是50Hz,表明實際如果測量 50Hz,幅度大概是實際值的70.7%,誤差高達近30%。也就是測量50Hz的頻率波形,那么實際選擇探頭時要考慮截止點低于10Hz的型號探頭。高頻截止點也是同樣道理,比如說驅動頻率是100KHz,要想準確測量,必須選擇高頻帶寬大于500KHz的電流探頭,當然如果考慮到上升沿的問題,帶寬就要綜合考慮了。有些電流波形,雖然頻率只有100KHz,但是上升沿可能只有幾十個ns,就需要帶寬高達幾十MHz的電流探頭了。
2.相位
柔性探頭一般在不同頻點相移不同,原理類似于 RC 的帶通過濾波器,這里簡單的舉個RC高通濾波器,幫助了解(注:網上摘錄 RC 高通濾波器圖)。
由以上分析可知:在低頻截止點位置 RC 高通濾波器相移為 45°,柔性探頭類似于這種原理, 柔性探頭時有源積分放大器,相移會有所不同,可通過廠家實測獲得數(shù)據(jù)。
㈠CP9120S 實測數(shù)據(jù):
根據(jù)說明書可知:CP9012S 低頻截止點:34Hz
測試平臺如下圖:電流源:FLUKE 5080A 示波器:LeCroy WaveSurfer 62Xs
①CP9012S 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流電流探頭,低頻相移很小,可忽略不計)測量 50Hz 波形對比:
測量 50Hz 時,以上圖表明幅度差別不大,但是相位相差 58.4 度左右,和實際值差別較大
②CP9012S 和 CP8150A(DC-5MHz 直交流電流探頭,低頻相移很小,可忽略不計)測量 400Hz 波形對比:
測量 400Hz 波形 以上圖表明 幅度差別不大,相位誤差在 5.5 度左右 已經接近實際值。
㈡CP9600 實測數(shù)據(jù):
根據(jù)說明書可知:CP9060 低頻截止點:3.5Hz 測試平臺上同:
①CP9060和CP8150A(DC-5MHz 直交流電流探頭,低頻相移很小,可忽略不計)測量50Hz波形對比:
測量50Hz時,以上圖表明幅度差別不大,相位相差5.8度左右,和實際值差別也不大
②CP9060和CP8150A(DC-5MHz直交流電流探頭,低頻相移很小,可忽略不計)測量400Hz波形對比:
測量400Hz波形以上圖表明幅度差別不大,相位誤差在0.452度左右已經非常接近實際值。
通過以上試驗得出如下結論:
探頭低頻截止點指標(低頻帶寬):決定被測頻率下限,選擇時要留5-10倍余量,這樣可以保證幅度和相位基本滿足要求。比如要測量50Hz波形,那么實際選擇探頭時要求低頻截止點要在 10Hz以下,當然5Hz以下更好!