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内容
开关电源中的电感电流测量
2019-11-20 16:08:29
来源:
Frederik Dostal ADI公司
问题:
如何
测量
电感电流?
答案:
开关
电源
通常使用电感来临时储能。在评估这些
电源
时,
测量
电感电流通常有助于了解完整的电压转换电路。但
测量
电感电流的最佳方法是什么?
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。许多SMD返修站都提供温度可调的热气流处理。
图2.电感电流
测量
的实际设置。
电流探头由
示波器
制造商提供。遗憾的是,它们通常非常昂贵,因此有一个问题不断地被提出,即是否也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。
线圈电流的检测在
电源
评估中非常有用,并且可以通过合适的设备轻松实现。
作者简介
Frederik Dostal曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业。他于2001年开始工作,涉足
电源
管理业务,曾担任各种应用工程师职位,并在亚利桑那州凤凰城工作了4年,负责开关模式
电源
。他于2009年加入ADI公司,并在慕尼黑ADI公司担任
电源
管理现场应用工程师。
关键词:
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