高频电流互感器PK-2877在无线充电发射端电流谐波测试中的应用方案

一、客户背景与测试需求

客户行业：无线充电设备研发制造商，专注于100W-300W大功率无线充电发射端（Tx）的设计与生产。

测试需求：

客户需对无线充电发射端的高频电流谐波进行精确测量，以优化线圈驱动电路、降低电磁干扰（EMI）并满足Qi标准（如FCC Part 18、CE RED）的谐波辐射限值。具体要求：

电流测量范围：需覆盖0-100A峰值（应对满载启动、异物检测瞬态）；

带宽与上升时间：发射端开关频率达100kHz-300kHz，需带宽≥200MHz、上升时间≤100ns，以捕捉高频电流尖峰及谐波成分；

精度要求：直流/交流电流测量精度≤±1%（保证功率损耗计算准确性），相位误差≤3°（避免功率测量偏差）；

兼容性：需兼容现有Tektronix MSO5系列示波器；

安全与易用性：非接触式测量，避免破坏电路，且支持快速拆装。

二、测试系统配置方案

核心测量设备：

高频电流互感器：PK-2877（2套）

关键参数：

输出比：1V/A（1A峰值对应1V输出）；

峰值电流：100A（满足满载测试需求）；

跌落：0.1%/μs（保证大电流瞬态时的线性度）；

上升时间：100ns（对应约3.5MHz带宽，满足高频开关测量）；

最大电流时间积：0.1A·ms（支持短时大电流脉冲）；

有效值：2.5A（长期工作电流范围）；

3dB高频：200MHz（捕捉EMI高频谐波）；

磁芯L/f：0.0025（低磁芯损耗，提升高频精度）。

示波器系统：

主机：Tektronix MSO54（1台）

带宽：500MHz（远高于互感器带宽，避免瓶颈）；

采样率：6.25GSa/s（保证瞬态波形细节）；

通道数：4通道（可同时测量电流与电压）；

配备FFT分析功能（用于谐波分析）。

辅助设备：

高压差分探头：Keysight N2791A;

无线充电发射端测试平台：客户定制100W测试平台；

安全设备：CAT III 1000V绝缘工具及防护装备。

三、系统搭建与配置

安装实施：

将PK-2877互感器安装在无线充电发射端线圈的驱动回路中，确保互感器与被测导线垂直耦合；

互感器输出通过高压差分探头连接到示波器的通道1和通道2（差分输入）；

示波器设置：采样率6.25GSa/s，存储深度10Mpts，开启FFT分析功能；

四、测试方法

稳态测试：在100W满载条件下，运行无线充电发射端，记录电流波形，使用示波器FFT功能分析谐波成分；

瞬态测试：模拟异物检测、启动瞬态等工况，记录电流瞬态波形，分析上升时间、跌落等参数；

精度验证：使用高精度电流源（如Fluke 5520A）注入已知电流，对比互感器测量值与标准值，计算误差。

五、测试结果

稳态谐波分析：在100W满载时，电流基波频率为150kHz，3次谐波幅度为-40dBm，5次谐波为-50dBm，符合FCC Part 18 Class B限值要求；

瞬态响应：启动瞬态时，电流上升时间为80ns（接近互感器标称的100ns），跌落为0.08%/μs，满足设计要求；

精度验证：在0-100A范围内，测量误差≤±0.8%，相位误差≤2.5°，满足精度要求。

六、总结

本方案采用PK-2877高频电流互感器，成功实现了对100W无线充电发射端电流谐波的精确测量。系统配置合理，兼容现有示波器，测试结果验证了互感器的高带宽、高精度特性，为客户优化EMI设计提供了可靠数据支持。

审核编辑 黄宇