PK-2877电流互感器在航空航天高频开关电源测试中的应用

一、客户背景与测试需求

客户行业：航空航天电源系统制造商

测试需求：

高频电流测量：开关频率500kHz，需测量快速开关电流波形

高带宽要求：带宽需达200MHz以捕捉开关瞬态细节

小电流精确测量：额定电流2.5A，需精确测量开关纹波（<50mA）

抗干扰能力：强电磁干扰环境下保持测量准确性

系统兼容：需兼容现有Tektronix MSO64高分辨率示波器

二、测试系统配置方案

核心测量设备

电流互感器：PRBTEK PK-2877（2套）

关键参数

输出灵敏度：1V/A（高灵敏度适合小电流测量）

峰值电流：100A（满足瞬间过流测试）

低频带宽：300Hz（3dB点）

高频带宽：200MHz（3dB点，业界领先水平）

上升时间：100ns（对应3.5MHz带宽）

有效值电流：2.5A（匹配额定电流）

最大电流时间积：0.1A·ms（满足高频开关应用）

磁饱和指标：0.0025A/Hz（优异抗饱和特性）

示波器系统

主机：Tektronix MSO64（1台）

带宽：2.5GHz

采样率：25GSa/s

分辨率：12-bit（高分辨率模式）

通道数：6通道（可同时测量输入输出）

配备电源分析软件包

辅助设备

差分电压探头：Tektronix THDP0200（2套）

高频开关电源测试平台：客户定制，输入270VDC，输出28VDC/50A

电磁屏蔽箱：100dB屏蔽效能

温控系统：维持测试环境25±1℃

三、系统搭建与配置

安装配置

PK-2877互感器安装在电源输出滤波电感前

测量开关管电流和输出电感电流

互感器输出通过50Ω同轴电缆连接示波器

所有测试在电磁屏蔽箱内进行

采用电池供电消除电网干扰

参数设置

示波器设置

采样率：1GSa/s（满足200MHz带宽）

时基：2μs/div（显示4个开关周期）

触发方式：电流上升沿触发

垂直刻度：1V/div（对应1A/div）

开启12-bit高分辨率模式

互感器匹配

终端负载：50Ω（匹配同轴电缆特性）

电缆长度：1米（延时约5ns）

四、测试方法与流程

测试准备

环境控制：预热测试系统至温度稳定

系统校准：使用高频电流源进行全频段校准

噪声评估：在无信号状态下测量系统本底噪声

测试项目

开关瞬态测试

测量MOSFET开通和关断电流波形

记录电流上升率di/dt和下降率

测量反向恢复电流（如有）

连续工作测试

额定负载下连续运行1小时

记录电流纹波和开关噪声

测量开关频率稳定性

动态响应测试

负载从10%突加到90%

记录电流响应时间和超调量

测量动态过程中的峰值电流

测试流程

从轻载开始逐步增加负载

每个测试点采集1000个波形进行统计分析

重点关注开关瞬间的电流细节

五、测试结果与分析

精度验证

在2.5A额定电流下，测量误差：0.5%

纹波电流分辨率：5mA（对应5mV）

200MHz带宽验证：-3dB点实测205MHz

开关特性测试结果

开关频率：498.5kHz（设计值500kHz）

电流上升时间：85ns（对应4.1MHz）

电流下降时间：92ns

最大di/dt：45A/μs

反向恢复电流：0.8A（持续时间120ns）

纹波与噪声

峰峰值纹波：45mA（为额定电流的1.8%）

开关噪声频谱：主要分布在10-50MHz

信噪比：62dB（在200MHz带宽内）

动态响应

负载阶跃响应时间：15μs

电流超调量：12%

恢复时间：50μs

温度稳定性

工作1小时后温升：8℃

输出漂移：<0.2%

无明显的热致误差

六、应用总结

方案优势

业界领先带宽：200MHz高频带宽准确捕捉开关瞬态细节

优异灵敏度：1V/A输出灵敏度实现mA级纹波测量

卓越抗饱和特性：0.0025A/Hz磁饱和指标确保高频测量不饱和

紧凑型设计：适合空间受限的航空航天应用

高信噪比：在强干扰环境下保持62dB信噪比

技术创新

200MHz高频带宽在电流互感器中处于领先水平

0.1A·ms的小电流时间积优化了高频应用

优化的磁芯材料和绕制工艺实现宽频带响应

应用价值

准确测量开关器件应力，为可靠性设计提供依据

详细分析开关损耗，助力效率优化

精确测量EMI频谱，为电磁兼容设计提供数据

经济效益

相比传统电流探头方案，PK-2877体积小巧、无需外部供电，特别适合集成到自动化测试系统中，大幅提升测试效率。

建议

对于更高频率应用，建议优化安装位置减小引线电感

长期监测时注意环境温度控制

可扩展应用于汽车电子、通信电源等高频功率变换领域

本方案充分展现了PK-2877在高频、小电流、高精度测量方面的卓越性能，为高频功率电子测试树立了新的标杆。

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