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如何准确测量开关电源中的电感电流

来源:中芯巨能:提供选型指导+样片测试+现货供应| 发布日期:2025-09-23 12:00:01 浏览量:

在开关电源的设计与调试过程中,电感电流的测量是评估系统性能、验证元件选型和诊断潜在问题的关键手段。尤其对于降压(Buck)、升压(Boost)等拓扑,通过观测电感电流波形,工程师可判断电感是否饱和、输出电流纹波是否合理,并分析环路稳定性。然而,如何进行准确、低干扰的测量,是许多工程师面临的实际挑战。本文以典型的降压型转换器为例,介绍推荐的电感电流测量方法,并对比不同测量方案的优劣。

推荐测量方式:使用电流探头在“安静侧”接入

如图1所示,在降压拓扑中,电感一端连接开关节点(SW),电压在VIN与GND之间高速切换;另一端连接输出端(VOUT),电压相对稳定。为减少电场耦合(容性噪声)对测量的影响,应将电流检测点设置在电感的“安静侧”,即输出端一侧。

图1

图1

标准测量步骤如下:

将电感的一个焊盘从PCB上抬起;

该引脚通过一小段辅助导线重新连接至PCB;

将此导线穿过交流/直流电流探头;

探头连接示波器,即可实时观测电感电流波形。

该方法利用了电流探头的非侵入式特性,避免引入额外电阻或改变电路布局,同时最大限度地降低高频开关噪声的耦合风险。

为什么不推荐使用分流电阻?

尽管分流电阻成本低、易于实现,但在开关电源中直接串联分流电阻测量电感电流存在明显缺陷:

高dv/dt噪声耦合:由于电感邻近高di/dt和dv/dt节点,PCB寄生电容会将开关瞬态耦合到采样信号中,导致示波器显示严重失真。

难以识别关键行为:特别是在电流过零或峰值附近,噪声可能完全掩盖真实的电流变化趋势,无法有效判断电感是否进入饱和区。

影响原电路工作:引入的电阻会改变回路阻抗,可能影响控制环路稳定性或效率。

因此,在关注动态行为(如饱和检测、轻载模式切换)时,分流电阻并非理想选择。

测量结果解读:识别电感饱和

如图2所示,正常电感电流呈线性上升/下降的三角波形。当电感因选型不当或过载而接近磁饱和时,其感量急剧下降,表现为电流斜率突然增大(波形变陡),形成类似“尖峰”的特征。

通过电流探头清晰捕捉这一现象(图中紫色标记区域),有助于及时优化电感选型或调整最大负载条件,避免因饱和导致的过流损坏或效率下降。

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图2

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