脉宽调制(PWM) 马达驱动器电源的测试分析（下）

9.进行连接

对马达驱动器进行电压连接通常只是小事一桩，因为对各相之间电压进行测量。进行电流连接则更具挑战。进行电流连接主要有两种方式。第一种是方式“分割”导 体，并使电流通过电流分流器，然后测量电流分流器两端电压降。虽然这种方式在地功率情况下可行，但当电流较高时，则行不通。

对于大电流，可能使用电流传感器。通常，这涉及到使初级电流载流导体与电流测量设备相连。测量设备生成一个与初级电流成比例的次级电流。

一般情况下，这需要通过电流测量装置的初级载流导体传递。测量设备创建一个与初级电流成比例的次级电流。

为什么使用电流传感器?

使用电流传感器的原因主要有3个：

1. 正在测量的信号可能与测量设备不兼容。例如，大部分测试台仪器无法测量超过100 A 的电流，而这么大的电流是大型马达和驱动器中常见的。

2. 消除测量仪器与测量信号的耦合。在脉宽调制驱动器中，快速开关电压(dV/dt) 往往造成正在测量的输出信号具有很大的共模分量。高共模电压给电流测量带来不确定性。使用电流传感器隔离分析仪的电流输入和电压波动，从而消除因共模引起的不确定性。

3. 为了便利和安全。在马达系统中往往存在高压，而且电源阻抗往往极低。如果连接不正确，可能造成大量能量流动。

选择正确的电流传感器

电流传感器有许多种，在马达测量中使用的4 种最常见电流传感器是：

1. 电流钳

2. 闭环霍尔效应

3. IT 型闭环

4. 电流互感器

为了在马达驱动器的典型信号带宽中实现最佳性能，应使用闭环传感器。在驱动器输入中可以使用电流互感器和电流钳，但在驱动器输出中效果则不好。这是因为电流互感器在低频（低驱动速度）性能不佳，而且将限制测量与开关有关高频频率的能力。

当选择传感器时，重要的是考虑正在测量的信号和测量设备。选择与需要测量的最大信号（包括峰值）相对应的最大输入范围传感器。这将充分发挥传感器范围的效用。

您还希望对测量设备而言，在不引起过冲的前提下，传感器输出信号尽可能大。输入信号越大，信噪比越高，测量结果越好。

使用电流传感器

对于闭环霍尔效应电流传感器，应当谨慎进行连接。将为传感器提供电源。电源通常包括正电源和负电源，而且必须提供足够电流，通常为10mA ～ 50mA。

传感器应当尽可能靠近测量仪器，以降低次级引线的电压和磁场耦合。

传感器输出是单一电流输出，信号和电源公用回路。该输出应当直接与测量设备电流输入的高端连接。测量设备电流输入的低端应当连接至与传感器电源相同的回路。而且，所有引线应当尽可能短。输出应当靠近电源连接。从理想角度看， 3 条线应当绞合在一起。

在脉宽调制驱动器环境中，在需要情况下，接地和屏蔽是一个好习惯。在低连接中使用可叠堆4mm 将使低连接很容易接地。

屏蔽电缆将改进性能。屏蔽将接地，并与传感器电源公共端相连，而且，在相应的地方，它将与传感器接地相连。屏蔽将保护电源连接与信号。

如果初级载体中电流占额定电流百分率较低，或者同测量仪器可用的电流量程相比，传感器输出较低，那么通过让电流多次通过传感器核心，可以改进电路性

能。

例如， 如果您只有1000A 输入、1A 输出(1000:1)传感器，但您希望测量10A 电流，且输出电流只有10mA。为了更好地使用测量系统，使初级导体通过传感器10 次，将使输出电流增加至100mA。从初级载体角度看，初级电流从10A 增加至100A。

对于不同类型的电流传感器，为正确地读取电流，需要对测量仪器进行比例缩放。以1000:1 电流传感器为例，实际测量的电流是真实电流的1/1000。因此，电流输入需要扩大1000 倍。

电流传感器与PM4000 一起使用

PA4000 的设计目的是与外部传感器一起使用。其设计特性包括：

1. 可选择+/-15V 电源，与许多常用的闭环电流传感器一起使用。

2. 每通道电流单独缩放。

3. 后面板接地连接，简化电流测量低连接的屏蔽与接地。

4. 内建1 Arms 分流器，非常适合电流传感器输出。

如果您正在使用泰克电流钳或变压器，那么这些设备输出是4mm 安全香蕉插座。电缆可以直接插入PA4000 的电流分流器。由于电流传感器或电流钳的典型输出低1A，内建1A 分流器是个不错的选择。

为了获得精确的测量，只需要为仪器配置两个参数：

1. 分流器选择。这是在每组基础上设置的。

2. 电流输入比例因子。这是在每通道基础上设置的。比例因子是:

如果您正在使用闭环电流传感器，那么需要向传感器提供电源。PA4000 内置的可选择±15V 电源非常适合这个功能。PA4000 的+15V 和-15V 电源必须与电流传感器连接，参见图13。

图13. 使用闭环电流传感器与PA4000 功率分析仪连接

传感器输出必须连接至通道1 的AHi 或A1A 连接器。由于闭环传感器输出往往低于1A，因此A1A 连接器通常是更好的选择。电流通道的Alo 连接器必须与传感器电源连接器的公共端相连。