【Iprober 520电流探头】测评报告（一）原理指标和初步感受

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【Iprober 520电流探头】测评报告（一）原理指标和初步感受 [复制链接]

感谢论坛以及代理商提供的宝贵评测机会，时也运也。实验室主要从事电力电子设备相关研究，长年以来，实验室均使用电流探头泰克A621/A622测量电流波形，然而随着开关频率提高，其100kHz带宽难以满足快速增长的开关频率需求。然而新设备经费审批不易，靠谱渠道获之又难，有幸获得供应商提供免费设备试用良机，于此发帖一二，简述使用体验。

 

首先介绍下位置电流探头包装：

主要有四部分，控制面板，电流探头，前行配件，电源适配器。

 

探头指标为：

一、为什么I-prober 520通过紧贴PCB走线就能测量电流？

 

其工作原理来自于电流测量本质原理，即磁场测量。不管是钳形电流探头还是I-prober所谓的“位置电流探头”，都是通过测量磁场数值，通过霍尔传感器转换为电压，输入示波器，然后我们才能看到示波器显示的电流波形。

 

（1）电流钳是如何获得磁场的

电流钳根据麦克斯韦方程组，有

其中u_fe是铁芯磁导率，R是电流钳半径。根据上式可以获得磁感应强度B。

实际应用中，为了防止磁饱和，往往会加入一定长度空气间隙，减小磁感应强度值。

 

（2）位置电流探头是如何获得磁场的

假定PCB基板介电常数和空气相等，对于PCB走线可以采用类似公式计算出紧贴PCB导线中心处磁场为：

其中L是PCB走线宽度。可以看出，对于PCB走线，如果紧贴测量的话，其磁场强度收到PCB走线宽度影响；如果走线宽L确定，电流I和B成正比。

值得说明的是，尽管实际基板相对介电常数不为1，或者高频下存在集肤效应，上述结论仍然不变。

 

（3）测量PCB电流

从上述分析可知，如果测量足够精确，任意一个能够测量磁场的探头，只要找到电流和磁场关系，都可以用来测量PCB电流。

 

个人认为，两者主要区别在于能否实现弱磁场下高响应速度的磁场测量：钳形电流探头由于有铁芯存在，磁场大小可以通过磁隙人为配置以适应不同范围测试电流；位置电流探头没有铁芯，无法自由配置磁场，如果磁隙较大，磁场可能会降低到霍尔传感器无法检测的程度。

 

正如I-prober位置电流探头宣传册上所言，PCB电流测量并不是新概念，但是该电流探头提供前所未有的精度，灵敏性，带宽和动态范围。个人认为钳形探头能实现PCB走线测量是因为内置了高精度和灵敏度的霍尔传感器（欢迎拍砖）。

 

二、位置电流探头功能和看法

 

（1）I-prober具有哪些功能？

有三个功能，分别对应控制面板的三个开关档位：

1、导线电流测量：装上钳形配件，拨到导线档位，此时探头相当于一个5Mhz，正负10A的钳形电流探头。

2、PCB走线电流测量：不带钳形配件，拨到PCB档位，针对待测导线线径调整探头灵敏度，此时可以测量特定PCB线宽的电流。

3、磁场测量：不带钳形配件，拨到磁场档位，可以直接测量2.5mT以内磁场。

 

（2）我认为I-prober位置电流探头定位和看法

从价位上来看，探头可以作为A622的竞品，具有高带宽优势（5M相比100k），但是电流量程较低（10A相比100A）。除此之外，具有独一无二的PCB电流测量能力，可以帮助分析PCB板上功率损耗。

 

至于磁场测量功能，个人认为是个添头。主要问题在开关电源领域没有合适应用场合，既不能测量高频变压器磁场（没有足够探头塞入的气隙），又不能测量EMI（频带和灵敏度限制）。

 

个人认为适合于小功率，中低频率电子产品研发分析。该探头测量精度和频带均能满足设计需求，同时PCB走线电流测量功能可以辅助分析各模块电流，计算模块功率消耗，测量开关损耗。

另外，目前产品多样性较低，如果能提供更高带宽和量程的高端产品，则甚好。

 

第一帖评测到此为止，主要介绍原理和初步感受，具体评测在后续帖子，欢迎大家批评指正。