什么是罗氏线圈?聊聊罗氏线圈探头的优缺点

原创 Keysight射频测试资料分 2025-01-17 07:17

什么是罗氏线圈 ?

罗氏线圈是一个灵活的夹合式传感器线圈,能够被轻松缠绕在电流导体上进行测量,可以测量几千安培的大电流,而无需增大互感器的尺寸。

罗氏线圈是用于测量交流电流的电子式互感器,比如高速瞬变、功率器件的脉冲电流,或 50 或 60 Hz 下的电源线正弦电流。

如果您处理的是几十安培的交流电流并且希望进行灵活的电流测量,可以考虑使用罗氏电流探头。 我们先看看罗氏线圈的工作原理是什么?

罗氏线圈的工作原理

基于法拉第定律,讲述的是闭合电路中感应的总电动势与连接电路的总磁通量时间变化率的正比关系。

罗科夫斯基线圈与交流电电流互感器类似,其中电压被导向第二线圈,并在该处与经过绝缘导体的电流成正比关系。关键区别在于罗科夫斯基线圈带有空心磁芯,这一点与电流互感器刚好相反,后者依靠高导磁率钢芯与第二绕线实现磁耦合。而空心磁芯则采用较低插入抗阻的设计,实现更快的信号响应和线性的信号电压。

空心磁芯线圈以环形方式被置于带电流的导体周围,且交流电电流产生的磁场会在线圈中感应电压。罗科夫斯基线圈生成与线圈环路中电流变化率(导数)成正比的电压。之后,该线圈电压被整合,以便探头提供与输入电流信号成正比的输出电压。

罗科夫斯基线圈生成与线圈环路中电流变化率(导数)成正比的电压。

是德科技提供三个罗氏线圈电流探头,能够测量高达 3,000Apk 的大电流。

罗科夫斯基线圈电流探头优点

罗科夫斯基线圈电流探头在各种不同类型的电流传感器或感应技术上都有许多优点。

无磁芯饱和现象的大电流测量   

罗氏线圈可以测量大电流(范围涵盖从数 mA 到数 kA 以上)而无磁芯饱和现象,因为 探头使用的是非磁性“空心”磁芯。可测量电流的上限被测量仪器的最大输入电压或 被线圈/积分器电路元件的电压崩溃限值所限制。其他电流传感器会随着测量电流范围的增加而变得更加笨重不同,罗氏线圈由于与待测量电流幅度独立,从而可以保持相同的小体积。这使得罗氏线圈成为了进行数百乃至数千安大交流电流测量的最有效测量工具。

使用灵活  

轻型包夹式传感线圈使用灵活,可轻松包裹住带电流的导体。其可以插入电路内难 以触及的部件。大部分罗氏线圈都足够纤细,可以放入 T0-220 或 TO-247 功率半导体封装腿之间,而无需额外的线圈连接电流探头。这也提供了实现高信号完整性测量的优点。

最高带宽 >30 MHz   

让罗氏线圈可以测量变化速度极快的电流信号 – 例如数千 A/µsec 的信号。高带宽特性允许分析系统中以高开关频率运行的高阶谐波,或精确监控具有快速上升或下降时间的开关波形。实现高信号完整性测量的优点。

非侵入性或无损测量    

由于具有低插入阻抗,罗氏线圈从待测设备中抽取的电流极小。因为探头而注入到被测设备中的阻抗只是几微微亨利,因而支持更快速的信号响应和非常线性化的信号 电压。

低成本    

与霍尔效应传感器/互感器电流探头相比,罗氏线圈通常价格较低。

轻型包夹式传感线圈使用灵活,可轻松包裹住带电流的导体。

罗科夫斯基线圈有哪些电流限制?

  • 仅限交流电 - 罗氏线圈无法处理直流电流,仅支持交流电流。

  • 灵敏度 - 罗氏线圈与电流互感器相比,由于缺少高导磁率磁芯而灵敏度较低。


示波器电流探头让示波器能够测量电流,扩展了测量电压以外的用途。基本上而言,电流探头通过导体感应电流流动,并将电流转化为探头可以在示波器上查看并测量的电压。最常用的电流测量方式是对带电导体的磁场感应。

除了罗氏线圈电流探头,还有多种可以选择的电流探头类型,且每种探头都有最佳应用领域。当正确用于设计的应用情况时,可以获得最佳的结果。

下面的图表比较传感器电阻、夹合式电流探头和罗氏线圈电流探头的主要属性。在您需要给应用 选择电流探头时,您可以参考这个图表。


需要更多信息,您可点击二维码下载阅读应用指南:

如何选择正确的电流探头?

示波器探头系列焊接指南

将测试仪器探头连接到被测设备(DUT)的方法有很多种。

其中一种方法是焊接,通过保持电缆长度和连接尽可能短,可以提供可靠的连接,并最大限度地减少寄生探测影响。许多Keysight的高性能示波器探头使用焊接连接。随着探头和设备不断缩小,为了避免损坏和连接问题,使用正确的工具和焊接技能变得至关重要。

但是,Keysight N5381A/B焊入式探头前端与InfiniiMax 1169A / B探头放大器结合使用是将带宽扩展到3dB以上的极佳选择,因为N5381A / B的最高带宽超过了常规的12 GHz带宽,并且探头前端的频响曲线峰值点可以帮助补偿探头放大器带宽的下降。

请点击阅读原文,推荐应用指南:
探头放大器和探头前端的带宽提升技术


是德科技 www.keysight.com.cn


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