電流的準確測量對測試結果至關重要，但想要準確測量電流就需要選用合適的電流探頭與正確的測試方法。本文跟您說說電流測量那些事兒，并帶您了解ZLG致遠電子的測試方案。
在日常的計量測試工作中，電流是一個相當重要的測量值。和使用采樣電阻產生壓降的方式測量電流相比，電流探頭只需把導線完全繞在探頭磁芯上就可以實現電流測試。這種方式不需要斷開電源來連接，可以在不破壞導線的情況下測量流經導線的電流，使用十分便捷。此外，電流探頭與電壓探頭配合使用能夠測試功率、相位等數據，這對于電氣設計來說是非常有意義的。
電流探頭的原理
常用電流探頭有霍爾傳感器和測量電流磁場兩種類型。
霍爾效應傳感器是一種根據磁場變化輸出電壓的換能器，其電流探頭一般是測量直流或低頻信號的。此類電流探頭是利用補償原理實現測量的，測量范圍可借助于補償放大器, 通過改變轉移阻抗加以改變。
電流互感器類型的電流探頭只能用于測量交流電流，常用于高頻測量。互感器核心內的交流電流在核心內產生磁場，然后在第二繞組電路中引出電流，并被饋送至測量儀。第二繞組的感應電壓將與主要繞組電流成正比。電流卡環是將線圈繞組繞制在導磁率較高的磁性材料上, 當被測電流較大時, 存在磁飽和問題。為了進行精確測量，需要偶爾對探頭進行消磁，并在消磁后補償探頭上保留的任何直流偏移。
現在常見的技術是混合交流/直流電流探頭，在一個探頭內整合了用于測量直流和低頻的霍爾效應傳感器元件以及測量交流的電流互感器。
圖1 霍爾效應傳感器類型
圖2 電流互感器類型
圖3 混合霍爾效應傳感器和電流互感器類型
ZCP0030-50電流探頭
我司研發的ZCP0030-50電流探頭是混合交流/直流型，可以測量直流/交流電流，測量模擬帶寬50MHz，測量精度可達1%。這款探頭有30A和5A兩個量程，電流傳輸比分別為 0.1V/A 和 1V/A，主要用于測量馬達、開關電源、逆變器、控制器、傳感器、放大器的瞬時電流等。
圖4 ZCP0030-50外觀圖
ZCP0030-50電流探頭性能測試
ZCP0030-5電流探頭性能參數測試包括17項功能指標和1項性能指標，綜合精度、帶寬、上升時間、分辨率和噪聲等測試。測試結果如下表所示。
圖5 ZCP0030-50 測試結果表
校準源輸出不同的被測電流值，使用六位半萬用表讀取電流探頭的響應電壓值。從測試的數據可知，ZCP0030-50在量程范圍內的直流精度為±1%±1mV。
圖6 直流精度測試表
2、上升時間測試
信號發生器輸出上升時間5ns的方波，示波器測量經過電流探頭后的上升波形時間。測試結果顯示為8.5ns，這個測試時間包括信號發生器本身的上升時間和示波器探頭的上升時間。電流探頭實際的上升時間利用以下公式計算。
圖7 ZCP0030-50上升時間
3、方波響應測試
方波響應主要用來測試電流探頭幅頻響應特性。電流探頭能夠完整的重現方波波形，不出現畸變，說明探頭的幅頻響應平坦。
信號發生器輸出電流峰峰值100mA，頻率分別100KHz、1MHz的方波，示波器顯示相對應的方波波形。從圖中可知，在測試1MHz的電流方波時，探頭的整體方波響應的波形基本上沒有畸變，波形比較平坦，沒有發生傾斜。
圖8 100kHz方波響應測試
圖9 1MHz方波響應測試
圖10 電流探頭噪聲測試
