功率分析儀如何用分流器測試電流  

如何準(zhǔn)確、方便地測量電流  

如何準(zhǔn)確、方便地測量電流，一直是測量技術(shù)努力追求，不斷探索的課題。在電路中接入分流器，測量分流器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律，用測得的電壓除以分流器的電阻值就可以得到電路中的電流值。這種測量方法使用設(shè)備少、方便、快捷，受到了普遍地歡迎，成為測量電流的主要方法。特別是采用數(shù)字化測量技術(shù)后，以測量電壓為對(duì)象的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的大量應(yīng)用，使得用分流器測量電流的方法更流行，更普遍。 

圖1. 用分流器測量電流 

用于交流電測量時(shí)，為了減小電感的影響，通常采用特殊工藝將分流器的電感限制到很小的量值。就目前技術(shù)而言，在100A以內(nèi)，無感分流器可以做到非常優(yōu)良的性能。 

采用外部分流器的 PA6000 怎么測量電流  

圖2. PA6000功率分析儀采用外部分流器測量電流 

PA6000功率分析儀可以通過外部分流器測量電流。分流器將被測電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，通過測試線將電壓信號(hào)接入PA6000電流通道的傳感器輸入端子，即可以測量得到外部分流器的輸入電流。 

如何保證測量的精度  

圖3. 基于分流器的PA6000測量框圖 

采用PA6000的功率分析儀測量框圖如上所示，因此在實(shí)際測量電流時(shí)，PA6000的精度和分流器決定了測量精度。因此為保證測量的精度，可以在校準(zhǔn)過程中將PA6000傳感器輸入通道和分流器一起校準(zhǔn)，這樣可以消除分流器引入的誤差。分析如下： 

假設(shè)校準(zhǔn)源輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)I，分流器標(biāo)稱阻值為R，誤差為ΔR，功率分析儀測量電流值為I_x 。則校準(zhǔn)過程中標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)和測量電流值之間存在等式： 

I×（R+ΔR）=  I_x ×R

可以得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)和測量電流值之間的比例系數(shù)為：

在分流器阻值恒定時(shí)，該比例系數(shù)為固定的。 

從上述分析可知，分流器的精度并不會(huì)影響整體的精度，可以通過PA6000傳感器輸入通道和分流器一起校準(zhǔn)消除分流器阻值引入的誤差。 

分流器的誤差來源  

分流器的選擇一般需要具有出色的低自加熱功率系數(shù)和低溫度系數(shù)，這樣可以避免在測量電流時(shí)，由于電流的熱效應(yīng)導(dǎo)致分流器阻值的漂移，從而對(duì)精度造成影響。分析如下： 

分流器的阻值為2mΩ，功率250W，溫漂參數(shù)為10ppm，自加熱系數(shù)為0.1℃/W。 

當(dāng)輸入電流為100A時(shí)，分流器消耗功率為： 

P =I² R =100² ×0.002=20W； 

此時(shí)分流器溫升為20×0.1℃ = 2℃，此時(shí)對(duì)阻值的影響偏差為2×10ppm = 20ppm，即為0.002%?？梢姰?dāng)輸入電流為100A時(shí)，對(duì)分流器阻值的影響可以忽略不計(jì)的。 

當(dāng)輸入電流為300A時(shí)，分流器消耗功率為： 

P =I² R =300² ×0.002=180W； 

此時(shí)分流器溫升為180×0.1℃ = 18℃，此時(shí)對(duì)阻值的影響偏差也只有18×10ppm = 180ppm，即為0.018%。 

圖4. 分流器阻值變化與溫度的關(guān)系（20℃時(shí)阻值為參考值） 

上圖為分流器數(shù)據(jù)手冊(cè)中阻值變化與溫度的關(guān)系曲線，有上圖可知，以20℃時(shí)阻值為參考值，在-40℃~140℃范圍內(nèi)，分流器阻值變化不超過0.1%，而且在20℃~80℃阻值的變化是非常小的，這與前面的計(jì)算結(jié)果也是保持一致的。 

此外考慮分流器安裝有散熱器，因此其熱功率是比較容易耗散出去的，會(huì)降低整體的溫升，因此當(dāng)分流器具有出色的低自加熱功率系數(shù)和低溫度系數(shù)時(shí)，并通過附加的散熱措施，可以將分流器溫升的影響降至zui低，保證分流器阻值的穩(wěn)定性。 

誤差分析總結(jié)  

PA6000的功率分析儀通過分流器測量外部電流時(shí)，通過選擇合適的分流器和校準(zhǔn)方案可以*消除分流器誤差的影響，保證系統(tǒng)有良好的精度，該精度可以認(rèn)為等同于PA6000功率分析儀的精度