電流探棒--可觀測最小電流10mA

SMH0219

國外網站有人DIY一款基於 ACS730 的交流/直流電流探頭，能夠在高達 500kHz 的頻率下測量高達 25 A 的電流。由於它是電隔離的，因此可用於高達 297 Vrms 的交流電源應用和高達 420 V 的直流電源。

但缺點是小電流時最多只能在數百mA, 而且雜訊相當大.

ACS730 電流探頭電路圖

我的第三家公司是任職於研發電流鉤表廠商的研究部, 在那裏鑽研漏電流測試儀,接地阻抗測試儀等相關技術.

某日, 有一家代理商來公司推銷電流感測器 IC, 是Crocus的 CT426, 給了幾顆樣品, 其功能與規格幾乎與ACS730相同, 於是手癢了, 開始著手進行電流探棒的研發試作.

CT426洞洞板手焊接實驗測試

使用FLUKE 5502A校正器輸出AC電流 5A, 50Hz正弦波

示波器顯示電流波形

接下來正式執行專案設計, 同時優化電路, 新增了以下功能:

• 電流檔位切換開關: 10A/V檔時, 電流範圍+/-20A
  
  

                                                  1A/V檔時, 電流範圍+/-10A

• 過電流指示燈: 當LED燈亮時, 警告使用著要切換至較大檔位, 或電流已經超出此探棒的最大量測範圍
• Bandwidth Limit: 也就是濾頻器, 可以設定頻寬1MHz, 100kHz, 3kHz, 100Hz 四段, 用來濾除雜訊能夠清楚看到乾淨的電流波形
• Power Supply: 採用USB 5V輸入, 可以就近插入示波器的USB插座
  
  

CT426電流探棒方塊圖

正式PCB, 外殼與面貼

PCBA測試頻寬:

因FLUKE 5502A交流電流輸出20A的最高頻率只能到30kHz, 為了驗證第二級放大電路的頻寬能達1MHz, 故需斷開CT426, 由訊號產生器直接灌入第二級放大電路然後示波器觀察輸出值, 此放大器是採用了ultralow noise and distortion, 低Voffset的FET輸入20MHz寬頻放大器,

如下兩圖, 初始1kHz 時±10V,

頻率增加至1MHz時振幅 >±7V, 故此放大器的頻響滿足-3dB時1MHz.

實驗測試結果符合此電流探棒的規格: 最大電流+/-20A, 頻寬1MHz,

成品

CP05A成品實測最小可測電流:

用電流基准產生器輸出DC電流10mA, CP05A設定100mA/V檔, 示波器應觀察到0.1V的DC電壓值.

目前有三款, 是依據最大電流來分類, 分別是CP20A/CP05A/CP02A,

規格如下:

謝謝

wish

行家一出手就知有沒有。