高频小型电流探头及其应用

文献（“In-House EMC Measurements and Diagnostics”，IEE colloquium，14 November 2000，Savoy Place，London）对任何希望进行低成本测试的读者来讲是一个最为有用的文件。在其中的一篇名为《辐射发射预符合诊断》（有时也有人称之为《辐射发射前期一致性诊断》）的文章中，作者描述了一个任何电气工程师都可以自制的，以铁氧体磁心为磁心的电流探头。它实际上就是前述的一个近场磁环探头。它的工作原理是将它与被测电缆足够靠近，并同时穿过一个中空圆柱形铁氧体来形成两者间的紧耦合方式完成测量。

这些电流探头仅能测量来自电缆的共模（CM）场，而近场环探头则取决于它相对于电缆中导体的位置而能同时完成对差模（DM）和共模（CM）的双重测量。由于通常情况下来自电缆的大多数辐射发射问题是由CM电流所形成的，使用上述的电流探头所获得的测量结果与使用恰当的EMC测试结果会具有较好的相关性（一致性）。

如果具有一个能够覆盖所感兴趣频率范围的信号发生器，那么可以容易地使用它来对电流探头进行校准。（假如没有这样一个信号发生器的话，那么可以以付费的方式使用当地的EMC测试实验室或租用一台也可）。

在使用分成两半的圆筒状铁氧体作为磁心的钳夹式EMI抑制器的铁氧体的情况下，一个已校准的电流探头也可以钳夹在测试所感兴趣的电缆上。这样做所测量得到的测量结果既可以包括CM电流的频率也包括它的幅值在内。探头所获得的输出电压直接与电缆中流通的CM电流相关。但探头必须以50Ω终止在测量设备上。

图4-1-5显示了由普通同轴电缆所构成的这样一个探头的实际例子。它使用了一个Kilagawa FGC3M3屏蔽搭接钳以避免由于屏蔽编织带的焊接会损坏同轴电缆的介质绝缘材料。它所使用的铁氧体磁心是分成两半的32mm长的中空圆柱体。这类铁氧体磁心可以很容易的从许多铁氧体抑制器制造厂商和当地的电子材料供应商处购得。这种分成两半的铁氧体磁心的长度和形状并不重要。重要的是：

图4-1-5 一个自制电流探头

1）它要能够很容易地钳夹在电缆上以及在不需要时可以很容易地移去。(www.xing528.com)

2）它的内直径要足够大，以既可以通过被测电缆又同时可以容纳探头本身的电缆。

但请读者注意的是，对某个特定的铁氧体磁心来讲这类探头的校准也是特定的。换句话讲，若换用另外一个同类探头，则仍需要事先对它进行校准。

可以用下列的Ott和Paul简单公式：

E=1.26×10⁷×f×L×I来评估使用这种铁氧体磁心构成的探头所测量到电缆电流是否有可能会引起不可接受的辐射发射。在上列公式中，E是在距离为10m处测量到的，单位为V/m的辐射发射。当然也可以将它转换成dBμV，并直接与EMC发射标准相比较；f是测量频率，单位为MHz；L是电缆长度，单位为m；而I是在频率为f上探头所测量到的电流，单位为μА（这里已经考虑到了探头的校准因数在内）。

另外一篇非常有用的文章是出现在文献（“In-House EMC Measurements and Diagnostics”，IEE colloquium，14 November 2000，Savoy Place，London）中的，名为《EMC诊断技术》一文。论文由ERA技术公司的Tony Maddocks撰写。该文中提供了一个除了使用Ott和Paul公式以外的另一个图解的方式。该图还允许人们根据发射作为电缆在地面以上高度的函数来估算发射值。

Tony还描述了所构成并已校准的电流探头的使用。它也是一种以分成两半的圆筒形铁氧体为磁心的电流探头。它的专用型号可以以相当合理的价格以租赁或购买的方式从若干个供应商获得。应该指出的是所有由供应商提供的商品化探头都是已经过校准的，通常还会附有它们相对于频率的mV/mA转换系数曲线来证实这一点。读者一定已注意到，mV/mA只是一个以Ω为单位的阻抗而已，当应用类似这里所讨论的探头的场合，它经常被称之为转移阻抗。

Tektronix公司几乎总会为所有它们的产品附件中备有电流探头。但通常它们仅具有测量高到50MHz频率的能力。在用户要求时，它们也会根据产品的种类和型号配备体积相当小的、测量频率可高达2GHz的电流探头。