夹式 Rogowski 电流探头提供了一种方便而准确的交流电流测量方法。 最新的宽带探头使用创新的屏蔽技术来消除当今高功率密度和高速电路中高静电场强度的影响。
Rogowski 探针:目前的技术水平
电力电子领域的工程师经常使用 Rogowski 电流探头来测量复杂的电流波形。探头包括一个薄而灵活的夹式线圈,通过低噪声电缆连接到电子积分器。积分器可直接插入各种记录设备,最常见的是示波器,但也可插入数据采集系统和电源、网络或频谱分析仪。
线圈夹在承载待测电流的导体周围。线圈测量电流的变化率,电子积分器产生与电流成比例的电压输出。尽管无法进行直流测量,但由于 Rogowski 线圈测量 di/dt,因此该探头为电力电子工程师提供了许多优势:
? 几乎为零的插入阻抗 (<10pH)
? 小探头可以插入难以触及的电路部分,从而避免工程师添加飞线,而飞线会破坏电路性能。典型应用如图 1 所示。
? 从几赫兹到 30MHz 的宽带宽
? 高达 70A/ns 的高压摆率能力
? 隔离测量
? 30A 至 6kA(或更高)的高峰值电流额定值,在整个电流范围内保持相同的小线圈尺寸。
? 在存在大直流电流的情况下测量小交流电流
新的挑战
功率转换器和设备的最新发展对 Rogowski 探头的使用提出了新的挑战。对于给定的额定功率,UPS 电路、SMPS 和变速驱动 (VSD) 逆变器等功率转换器变得越来越小。这种功率密度的增加增加了转换器内部的场强,为电流探头创造了一个更加恶劣的环境。此外,与以前的器件相比,结合了更快的开关时间和更高的阻断电压的碳化硅 (SiC) 半导体正变得越来越普遍。因此,Rogowski 探头必须具有更高的带宽和更好的共模抗扰度(外部场的抑制)才能准确测量这些设备中的电流。

图 1:CWT Mini 线圈,绝缘电压 2kV 峰值,厚度3.5mm,线圈长度 100mm,穿过 TO-247 的腿半导体封装。
最新一代的 Rogowski 电流探头能够克服来自本地 dV/dt 瞬态的干扰问题,同时保持小尺寸和 30MHz 带宽。 要了解这是如何实现的,首先有必要检查高静电场对传统 Rogowski 电流探头的影响。