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如何用电源精确测量电流

助工
2021-01-14 11:40:45    评分

电源本身精确而可靠的电流测量能力, 具有其它方法难以替代的优势, 可以帮助您解决不少测试难题。

在产品开发过程中,被测件及模块的工作电流测试和表征,是验证产品是否符合设计要求的关键指标。测试电流的方法也有多种,最常见的是使用万用表、分流器或电源中的内置测量功能, 都能够精确地测量被测件的电流。但实际工作中,也需要根据的情况,选择一种最为恰当的测量方法。电源本身精确而可靠的电流测量能力, 具有其它方法难以替代的优势, 可以帮助您解决不少测试难题。

数字万用表电流的直接测量

常见的电流测量方法是使用台式数字万用表的电流测量功能。尽管很多6位半的数字万用表,例如 Keysight 34461A数字万用表具有很高的精度,但您必须要断开电路, 以将万用表串联在测量回路中。而且,数字万用表的最高电流测量能力很有限,一般不超过10 安培。万用表测量电流的一个缺陷,就是其内部的分流器会造成回路上的电压损耗,从而减小被测件的电压, 在一些极端情况下,甚至会造成系统出现故障。

外部分流器+数字万用表测量分流器的压降

您还可以使用分流器执行电流测量。这需要根据电流范围选择最恰当的分流电阻。测量精度取决于数字万用表的电压测量精度和分流器的精度。虽然这种方法可使您获得非常精确的测量结果,但一些误差也会对您的测量产生不利影响。您必须要留意常被忽视的潜在问题:

1. 热电动势 – 不同种类金属会使热电偶的电压增大

2. 分流器校准 – 需要对分流器的电阻进行经常性的校准,以获得精确的读数

3. 自热效应 – 电流会导致分流器的温度升高, 并引起电阻变化,长时间测量会出现漂移。

除了这些问题以外,安装分流器时,首先要断开电路连接, 以便将其串联至电路,这会造成电压损耗。在系统中机架安装分流器,可能还需要用到继电器和开关, 增加了系统连接的复杂性。

电源内置的电流回读能力

借助电源的内置电流回读能力,您能够避免连接分流器的麻烦。电流回读采用内置分流器,内部的补偿功能可以消除由于分流器内阻造成的压降。您也不必断开被测件连接, 或与数字万用表建立连接。

根据电源的输出范围和性能的不同,其电流的测量精度也不同。表1 列出了高品质电源能够获得的测量精度范围

(表 1)电源电流回读的相对精度

电源测量的精度指标,不会受到外部分流器的误差影响。因此,电源回读电流的精度非常高,足以应对大多数的电流测量应用,特别是在电源额定输出电流的 10% 至 100% 范围内的电流。但也要特别注意的是,当电源的输出小于其额定功率的 10%之后,其测量精度下降非常快。因此,在我们选用电源的时候,一定要选用功率合适的型号,尽可能多地利用其输出功率,这样,高性能电源的各种优势才能最大化,如测量精度、效率、速度、安全保护等性能。

但有些电源与万用表一样,具备多个量程,以确保输出功率在不同情况下,电流和电压的测量精度。例如 N6761A (50W/50V/1.5A)自动量程输出模块,其电压和电流都有多个量程。如表 2 所示。 在低量程情况下,精度可以达到 15uA, 如果配上一个电流高精度测量选件,可以达到 1uA 的精度。

表2:N6761A 电源模块具有多个电压和电流测量量程,以确保测量精度

总结一下,选择内置电流回读能力,即可获得以下优势:

1. 减少少连接设备数量, 不必使用继电器、开关和额外的布线

2. 容易使用

3. 电源直接显示电流读数

4. 无需断开电路

5. 可确保的精度:精度值已将内部分流器误差考虑在内

6. 同步测量 – 能够用与电源相关的事件, 触发回读测量的开始。

另外,在一些高性能电源中,还具有数字化仪和数据记录的功能。 数字化仪的功能就像高分辨率的示波器一样,记录短时间的电压和电流波形。而数据记录功能,则可以长时间记录电压、电流及功耗。

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