詳解電流探頭的工作原理

電流探頭是根據(jù)法拉第原理設(shè)計的一種磁環(huán)，用于測量導(dǎo)線中的干擾電流信號。使用電流探頭能夠測量流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小。電流探頭分為AC/DC電流探頭以及AC電流探頭。前者可以測量直流以及交流電流的大小，后者只可以測量交流電流的大小

為了分析電流探頭的工作原理，根據(jù)圖1提取電流探頭的等效電路模型（如圖3所示）：M為電流探頭與被測導(dǎo)線的互感；L1為穿過電流探頭的被測導(dǎo)線的自感；L為電流探頭繞線的自感；C為分布電容；r為繞線電阻；R為儀器內(nèi)阻（一般為50Ω）；V0為輸出電壓；Z為虛線內(nèi)的總電阻。

從式（5）可以看出，Zt與M，L，C，r，都有關(guān)系，單從公式上去判斷很難得出結(jié)論，因而也很難指導(dǎo)電流探頭的設(shè)計。

為了更簡單地分析傳輸阻抗的影響因素，忽略分布電容，繞線電阻，此時與形成低通濾波器。假設(shè)初級電流幅值不變按頻率掃描，則互感電壓按20dB每十倍頻增加，如圖4 的曲線Ⅰ所示。在低頻時，自感L 產(chǎn)生的感抗很小，隨著頻率的增大，感抗逐漸增大，當頻率點f0增至感抗與負載阻抗相等時，感抗所產(chǎn)生的壓降也開始按20dB 每十倍頻增加，如圖4 的曲線Ⅲ所示。整個合成電壓如曲線Ⅱ所示。

從圖4 的曲線Ⅱ可以看出，過了頻率點f0之后，輸出電壓變得平坦，是個理想的電流探頭工作區(qū)。在此工作頻率區(qū)域內(nèi)，傳輸阻抗Zt為一常數(shù)。

審核編輯：湯梓紅