Jak zmierzyć prąd w ciasnych układach PCB?

Rozgałęziony czujnik Rogowskiego do precyzyjnego pomiaru prądu przez PCB

Nowatorska konstrukcja rozgałęzionej cewki Rogowskiego umożliwia dokładny pomiar prądu przez PCB, oferując pasmo przenoszenia do 30 MHz i zdolność di/dt 100 kA/μs. Jest to idealne rozwiązanie dla gęsto upakowanych układów elektroniki mocy.

Bazując na uznanej serii ultra-miniaturowych sond Rogowskiego CWTUM firmy PEM, nowe warianty – CWTUM-F i CWTUMHF-F – zostały zaprojektowane, aby sprostać rosnącym wymaganiom pomiaru prądu w przestrzeniach ograniczonych mechanicznie i wysokościowo. Układy o dużej gęstości komponentów wymagają nowego podejścia konstrukcyjnego.

Dzięki innowacyjnej geometrii „rozgałęzionej” sondy umożliwiają rzeczywisty, nieinwazyjny pomiar prądu w trudnodostępnych punktach PCB, zachowując przy tym wysoką odpowiedź częstotliwościową i odporność na zakłócenia. Jest to szczególnie przydatne przy pomiarach szybkich zmian prądu w nowoczesnych topologiach przetwornic.

Innowacyjna geometria rozgałęzionej cewki

Kluczowym elementem jest unikalna konstrukcja w kształcie rozwidlenia, pozwalająca na omijanie zatopionych i trudno dostępnych przewodników PCB. Smukły profil cewki minimalizuje bliskość innych przewodników, umożliwiając pomiary w bardzo wąskich szczelinach i z dala od źródeł zakłóceń.

W przeciwieństwie do tradycyjnych sond Rogowskiego, warianty „rozgałęzione” mają smukły mechanizm zaciskowy typu clip-together, o wymiarach zaledwie 7,5 mm × 6 mm, umożliwiający dostęp w miejscach, do których nie sięgają konwencjonalne sondy.

Porównanie modeli: CWTUM-F vs CWTUMHF-F

Nowa seria obejmuje dwa warianty dostosowane do różnych wymagań wydajnościowych:

CWTUM-F

• Grubość cewki: 1,3 mm
• Pasmo przenoszenia (-3 dB): 15 MHz

CWTUMHF-F

• Grubość cewki: 1,7 mm
• Pasmo przenoszenia (-3 dB): 30 MHz
• Wzmocniona odporność na zakłócenia dzięki ekranowaniu elektrostatycznemu

Nieznaczny wzrost grubości cewki w wariancie HF jest rekompensowany znaczną poprawą tłumienia szumów i dokładności pomiarów wysokoczęstotliwościowych.

Wysokoczęstotliwościowe pomiary prądu i odporność na zakłócenia

Wariant CWTUMHF-F wykorzystuje opatentowane przez PEM ekranowanie elektrostatyczne, które minimalizuje wpływ pojemności pasożytniczej i zakłóceń generowanych przez szybkie przejścia napięcia. Jest to kluczowe przy pomiarach prądu w układach z szybkim narastaniem krawędzi lub znacznym drżeniem sygnału, np. w napędach silników szerokopasmowych i przetwornicach mocy.

Parametry elektryczne i zastosowania

Oba warianty cewek charakteryzują się:

• Zakresem prądu: 60 A – 12 kA (szczytowo)
• Maksymalną zdolnością di/dt: 100 kA/μs
• Szerokim zakresem dynamicznym, odpowiednim do pomiarów małych sygnałów i dużych impulsów

Dzięki tym parametrom sondy sprawdzają się w takich zastosowaniach jak:

• Profilowanie prądu w zasilaczach impulsowych
• Pomiar prądów tętnień kondensatorów
• Diagnostyka przejściowa falowników i stopni mocy
• Monitorowanie wydajności napędów silnikowych przy szybkim przełączaniu

Wybór odpowiedniego wariantu

• CWTUM-F – ekonomiczne rozwiązanie do umiarkowanych środowisk przełączających, np. napędy przemysłowe, niskoszumowe konwertery i stanowiska testowe w ograniczonych przestrzeniach.
• CWTUMHF-F – wysokowydajny wariant do laboratoriów badawczych, systemów szerokopasmowych i precyzyjnych pomiarów w trudnych warunkach zakłóceń, zapewniający wierne odwzorowanie szybkich przebiegów prądowych i artefaktów przełączania.

Źródło:

Bodo´s Power Systems bodospower.com