开关电源中的电感电流测量

Frederik Dostal

开关模式电源通常使用电感器来临时存储能量。在评估这些电源时，测量电感电流以获得电压转换电路的完整图像通常很有用。但是，测量电感电流的最佳方法是什么？

图1显示了使用典型降压转换器（降压拓扑）示例的此类测量的建议设置。一根小型辅助电缆与电感器串联插入。它用于连接电流探头并用示波器显示电感电流。建议在电压稳定的电感侧进行测量。大多数开关稳压器拓扑使用电感的方式是，一侧的电压在两个极值之间切换，但另一侧保持相对稳定。使用图1所示的降压转换器时，开关节点（即电感L的左侧）处的电压以开关边沿的速度在输入电压和接地电压之间切换。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的安静侧，如图1所示。

图1.示意图，说明开关模式电源中电感电流的测量。

图2显示了该测量的实际设置。电感器被抬起并斜焊接回板上的两个端子之一。备用端子通过辅助线连接到电路板。这种转换可以很容易地完成。用热空气拆焊是分离电感器的行之有效的方法。许多SMD返修台提供温度可调的热空气。

图2.电感电流测量的实用设置。

电流探头由示波器制造商提供。不幸的是，它们通常非常昂贵，因此不断出现电感电流是否也可以通过分流电阻器测量的问题。这在原则上是可能的。然而，这种测量的缺点是，开关模式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，特别是在感兴趣的点，当电感电流改变方向时，测量结果将无法真实地表示电感电流的行为。

图3.电感电流测量以蓝色显示，饱和电感的行为以紫色显示。

图3显示了使用与所用示波器兼容的电流探头检测的开关模式电源的电感电流（蓝色）的测量结果。除了以蓝色显示的测量值外，还添加了紫色标记，指示当电感开始向峰值电流过度饱和时，流过电感器的电流会是什么样子。当选择的电感器对于给定应用没有足够的额定电流时，就会发生这种情况。测量开关模式电源中的电感电流的主要原因之一是，人们可以识别电感的选择是否正确，或者电感是否在工作或故障条件下会发生饱和。

使用分流电阻而不是电流钳进行测量时，将显示强耦合噪声，尤其是在峰值电流下，因此难以检测电感饱和。

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完成。

审核编辑：gt