간편한 전류 측정: RF용 전류 프로브

Dec 31, 2023

대부분의 경우 DC 구성요소 없이 전류를 측정하는 것이 유용합니다. 가장 일반적인 것은 AC 주전원용 CT(변류기)의 경우입니다. 이 기사는 제작이 매우 간단한 중고주파용 변류기 설계에 관한 것입니다. 제시된 공식은 AC 주전원 장치에도 유효합니다.

프로브수치1 7kHz ~ 수십 MHz의 주파수 범위에서 최대 50A 피크를 측정하도록 설계되었습니다. 의 회로도수치2전류를 측정해야 하는 와이어는 최대 50MHz까지 잘 작동하는 일반 Amidon FT 82-43 코어인 토로이드를 통과합니다.

2차 권선은 코어 위에 고르게 분포된 10개의 와이어 권선으로 구성됩니다. 가능한 경우 중간 게이지 연선을 사용하지만 필수는 아닙니다. 1:10 권선 비율로 인해 2차측의 최대 전류는 5Ap입니다. 2차측에는 0.2Ω이 로드되며 이는 5개의 1Ω 저항을 병렬 연결하여 실현되었습니다. 5Ap의 피크 전류에서 이들 저항기의 피크 전압은 1Vp이며 이는 오실로스코프를 사용한 측정에 매우 편리합니다. 정현파 전류의 경우 저항기의 평균 전력 손실은 저항기당 R·I2 = R·Ip2 / 2 = 2.5W 또는 0.5W입니다. 50Ap의 연속 정현파 전류는 0.5W 이상의 저항기를 사용해서만 측정할 수 있습니다. 그러나 파형이 펄스형이거나 매우 짧은 측정이 수행되는 경우에는 ¼W 저항기가 적합합니다. 더 나은 RF 성능을 위해 디자인을 컴팩트하게 유지하고 싶었기 때문에 이것이 제가 선택한 것입니다. 좋아, 나는 또한 이것이 내가 가지고 있던 저항기라는 것을 인정해야 합니다.

수치삼 스코프용 BNC 어댑터를 사용하여 스코프 프로브의 일반적인 사용법을 보여줍니다. 스코프 1× 작동에는 1Vp가 이상적이므로 이 장치는 스코프 입력에 직접 동축 케이블을 연결하여 사용할 수도 있습니다. 이 경우 관심 대역에서 반사를 피하기 위해 짧은 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 양쪽에서 일치하지 않습니다. 더 좋은 점은 동축 케이블이 스코프 측의 특성 임피던스로 종단될 수 있다는 것입니다. 많은 최신 스코프는 입력 임피던스를 50Ω으로 설정하는 기능을 제공하므로 이 작업이 특히 쉽습니다. 이 특정한 경우에는 프로브에 통합된 0.2Ω과 50Ω 부하의 병렬로 인해 측정이 약간 스케일링되지 않는다는 점을 기억해야 합니다(총 저항은 0.1992Ω이 되어 50.2A의 스케일링 계수 제공). /V).

높은 RF 전류를 측정할 때 프로브의 최소한의 차폐되지 않은 루프라도 측정에 아티팩트를 추가하기 때문에 피해야 할 것은 클립을 사용하여 저항기에 스코프 프로브를 직접 연결하고 BNC 커넥터를 건너뛰는 것입니다.

변류기의 설계는 복잡하지 않지만 일부 전자기 공식이 필요합니다. 먼저 부하 저항 RL에 대해 설명합니다. 이는 발생하는 전력 손실을 최소화하기 위해 실제로 가능한 한 작아야 합니다. 왜냐하면 측정 중인 회로는 적어도 R·n2를 "인식"하기 때문입니다. 여기서 1:n은 권선비(1 :10) R은 RL(0.2Ω)과 2차 와이어 저항(일부 mΩ)의 합입니다. 이미 언급했듯이 2차측을 고르게 감는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 테스트 중인 회로에 직렬로 약간의 부유 인덕턴스가 나타날 수 있기 때문입니다. 다른 극단적인 경우, RL에 대해 너무 낮은 값을 선택하면 측정할 전압도 매우 작아져서 트레이스에 노이즈가 발생하게 됩니다. 마지막으로 RL은 2차 와이어 저항보다 커야 합니다. 제 경우에는 5A(1차측에서 50A)에서 1V를 얻을 수 있도록 0.2Ω을 선택했습니다. 이는 테스트 중인 회로에 2mΩ을 추가합니다. 2차 권선 수 n이 전류 비율을 결정합니다. 고주파 CT의 경우 높은 인덕턴스와 부유 용량으로 인한 자기 공진을 방지하기 위해 이 숫자를 낮게 유지해야 합니다. 주전원 CT의 경우 주파수가 매우 낮으므로(50 또는 60Hz) n = 1000이 일반적인 값입니다. 10의 거듭제곱이 일반적이므로 전류 변환 비율은 간단하지만 다른 값도 가능합니다. 토로이달 페라이트 CT에 사용할 수 있는 최고 주파수는 다음에 따라 달라집니다.