PK-CWTUM/30罗氏线圈在 TO-220 封装 MOSFET 开关电流测试中的应用案例

一、测试背景

某电子企业研发24V/5A 小功率开关电源，电路核心采用 TO-220 封装 N 沟道 MOSFET 作为主开关器件。产品调试阶段，出现电源温升偏高、带载时输出纹波偏大的问题，初步判断与 MOSFET 开关损耗、导通尖峰电流相关。

该 MOSFET 器件引脚排布紧凑、空间狭小，常规硬质电流探头、电流互感器体积过大，无法直接卡在单根引脚上；串联采样电阻会改变原有电路参数、引入额外损耗，还会影响高频信号完整性，均不适合本次测试。本次测试目标：精准采集 MOSFET 开通、关断瞬态电流波形，测量峰值电流、电流上升 / 下降速率，计算开关损耗，定位异常发热与纹波超标的原因，为电路优化提供实测数据。

二、产品选型依据

结合测试场景与技术需求，选定PK-CWTUM/30柔性电流探头，选型理由如下：

结构适配性：探头线圈截面直径仅 1.6mm，周长 80mm，质地柔软纤细，可轻松套入 TO-220 封装器件的细小引脚，适配 PCB 板狭小布线空间。

电气参数匹配：额定峰值电流 30Apk，完全覆盖该 MOSFET 工作电流范围；带宽 116Hz~30MHz，上升时间≤11.6ns，能够完整捕捉高频开关瞬态电流信号，无波形失真。

灵敏度优势：灵敏度 200mV/A，信号输出幅值高，搭配示波器可清晰分辨小电流细节，测量分辨率高。

安全与抗干扰：线圈耐压 3kVrms，满足开关电源高压侧绝缘要求；输出噪声低，可有效还原微弱电流波形。

三、现场测试准备与操作步骤

（一）前期准备

检查探头外观、连接线、感应环无破损，准备示波器、USB 供电线、被测开关电源样机。

将探头 BNC 接口连接至示波器通道，设置示波器输入阻抗为 1MΩ；根据探头参数，将示波器衰减档位调至 5X，匹配 200mV/A 的灵敏度。

接入 USB 5V 电源，探头绿色电源指示灯点亮，确认探头供电正常、工作状态良好。

（二）探头安装

彻底断开开关电源市电输入，保证被测电路完全断电，杜绝触电与设备损坏风险。

打开电源外壳，将柔性感应环完整套在 MOSFET 漏极引脚上，确保感应环接口完全插紧；将引脚置于感应环正中心，远离线圈交界的误差区域。

调整探头位置，使其远离变压器、高频变压器等强电磁干扰部件，减少外界信号干扰。

（三）正式测试

接通开关电源市电，逐步接入额定负载，让电源处于正常工作状态。

调节示波器时基、电压档位，稳定波形后，连续采集多组 MOSFET 完整开关周期电流波形，记录导通稳态电流、开通尖峰电流、关断电流波形，同步读取电流变化速率 dI/dt 数据。

分别在轻载、半载、满载三种工况下重复测试，对比不同负载下的电流变化规律。

（四）测试收尾

所有工况测试完成后，先关闭开关电源市电，等待电路完全放电，再取下柔性感应环。

断开探头 USB 供电与示波器连接线，整理线缆，将探头及配件收纳至专用手提箱，存放于干燥环境。

四、测试结果与问题分析

1.实测数据满载工况下，MOSFET 稳态导通电流约 4.2A，开通瞬间存在7.8A 电流尖峰，电流上升速率偏高；关断阶段电流拖尾现象明显，是造成器件额外发热的主要原因。同时，尖峰电流耦合至输出回路，直接导致电源输出纹波超标。

2.问题定位结合波形分析，判定故障根源为 MOSFET 驱动电阻取值不合理，搭配线路杂散电感，引发开关尖峰与电流拖尾，增大了开关损耗。

五、优化方案与复测效果

根据测试数据，研发人员增大 MOSFET 驱动电阻，优化 PCB 布线以减小回路杂散电感，完成改版后再次使用同款探头复测：

1.开通尖峰电流降至 5.1A，电流上升速率趋于平缓；

2.关断电流拖尾基本消除，MOSFET 开关损耗明显降低；

3.电源整机温升下降 6℃，输出纹波恢复至标准范围内，产品各项指标达标。

六、方案总结

本次选用 PK-CWTUM/30 柔性电流探头完成 TO-220 封装 MOSFET 电流测试，充分发挥了产品线径细、柔性好、高频响应快、灵敏度高的特点，解决了狭小空间功率器件难以测流的痛点。

探头采用非接触式测量方式，不改动原有电路结构、不引入额外损耗，测试数据真实可靠，完美适配中小功率开关电源、各类贴片 / 直插功率器件的电流检测、损耗分析与故障排查工作，是电力电子研发、调试、质检环节的理想测试工具。

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