DPG10系列的脈沖測量原理是采用單個方波電壓脈沖。幅度可在<10 V至400 V的寬范圍內(nèi)設(shè)置。應(yīng)選擇與實(shí)際應(yīng)用中電感器上的電壓大致對應(yīng)的幅度。

　　圖 2. 電源扼流圈測試儀 DPG10 的測試脈沖 CH3：5V/p CH4：20A/p 時間基準(zhǔn)：2?s/p。圖片由Bodo's Power Systems 
　　這會在測試樣本中產(chǎn)生斜坡狀電流曲線。然后，可以根據(jù)斜率 di/dt 計(jì)算出電流相關(guān)的差分電感 L diff (i) 和其他幾個變量，同時考慮歐姆電阻 R。
　　當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的電流或預(yù)設(shè)的脈沖持續(xù)時間時，測量脈沖再次關(guān)閉。
　　根據(jù)試件上的電流i(t)和電壓v(t)的曲線，可以用單個測試脈沖計(jì)算出以下變量：
　　差分電感 L diff (i) 和 L diff (∫Udt)
　　振幅電感 L amp (i) 和 L amp (∫Udt)
　　關(guān)聯(lián)通量 ψ(i)
　　磁余能 W co (i)
　　磁通密度 B(i)，如果已知磁芯橫截面積和匝數(shù)

　　所有鐵芯材料的行為或多或少都取決于頻率和幅度。由于測試脈沖具有與大多數(shù)電力電子應(yīng)用中相同的矩形曲線形狀，以及與實(shí)際應(yīng)用中相同的幅度和頻率或脈沖寬度，因此可以獲得真實(shí)的測量結(jié)果。另一方面，LCR 表的小信號測量基于通常與實(shí)際條件不匹配的測量信號。在這些情況下，結(jié)果意義不大。

　　圖 3. 差分電感 Ldiff(i) 圖。圖片由Bodo's Power Systems
　　脈沖電壓源從充電至所需測量電壓的電容器組中獲取脈沖能量。其能量含量通常明顯高于脈沖期間提取的能量。測試脈沖的電壓大致恒定，盡管這不是必要條件。根據(jù)原理，無論測試樣本的類型如何，電容器組的電容都沒有上限。這是電源扼流圈測試儀 DPG10/20 系列應(yīng)用范圍極廣的原因之一，幾乎適用于所有電感功率元件，從小型 PCB 安裝電感器到重達(dá)數(shù)噸的 MVA 范圍電感器。
　　DPG10/20測量原理的優(yōu)勢
　　應(yīng)用范圍極其廣泛
　　電流范圍非常寬，從 10 mA 到 10 kA
　　脈沖能量從幾 ?J 到 15 kJ
　　適用于 1 MHz 至 < 0.5 Hz 的所有磁芯材料
　　盡管測試電流很高，但體積小、重量輕且價(jià)格相對便宜
　　使用非常簡單，幾秒鐘內(nèi)即可獲得測量結(jié)果
　　對試件無熱影響
　　應(yīng)用示例
　　開關(guān)電源、DC/DC 轉(zhuǎn)換器等的儲能扼流圈。
　　UPS、逆變器等的濾波電感器。
　　PFC 等電源電感器和換向電感器
　　抑制電感器和電流補(bǔ)償電感器
　　電磁鐵、閥門執(zhí)行器等的線圈。
　　反激式轉(zhuǎn)換器變壓器
　　其他變壓器及電動機(jī)
　　許多其他電感功率元件
　　直流偏置的 LCR 表的小信號測量原理

　　LCR 儀表使用正弦電壓和電流，頻率可在 mV 至V 和 mA 至 A 范圍內(nèi)選擇，疊加在可調(diào)直流電上。然后可以根據(jù)通過測試樣本的電壓和電流的幅度和相位角計(jì)算出電感、電阻和Q 因子。

　　圖 4. LCR 儀表的小信號測量（自動平衡法）。圖片由Bodo's Power Systems 提供
　　在開關(guān)模式電力電子應(yīng)用中，無法發(fā)現(xiàn)這種在工作點(diǎn)附近具有微小磁滯曲線的磁芯材料調(diào)制。這種小信號測量的測試結(jié)果意義不大。這些測量結(jié)果與 DPG10/20 脈沖測量方法之間的差異很大程度上取決于磁芯材料，通常無法針對整個材料組進(jìn)行陳述。在某些情況下，差異相對較小，而在其他情況下，差異可能很大。
　　由于需要大型直流偏置單元，該方法僅限于高達(dá) 250A 的低測量電流，并且需要非常昂貴的測試設(shè)備。
　　必須進(jìn)行多次單獨(dú)測量才能創(chuàng)建完整的測量曲線 L(i)。這需要相對較長的時間，并對測試樣本施加熱負(fù)荷。在過載范圍內(nèi)，由于過熱，這可能導(dǎo)致無法測量飽和行為。至少不能簡單地在定義的溫度下測量該行為，因?yàn)樽詿釠Q定了溫度。
　　另一方面，由于脈沖持續(xù)時間較短，脈沖測量方法不會導(dǎo)致測試樣品產(chǎn)生任何可測量的加熱。因此，可以在任何所需溫度下（例如在氣候柜中）確定行為。
　　脈沖測量原理與直流偏置單元小信號測量相比的優(yōu)勢
　　現(xiàn)實(shí)測量原則
　　可以實(shí)現(xiàn)更高的測試電流
　　顯著降低設(shè)備成本
　　由于測量脈沖非常短（?s 到 ms），因此對7試件沒有熱影響
　　用于測量高達(dá) 50 nH 的低電感 SMD 元件的測量適配器
　　無論使用哪種測量設(shè)備和測量原理，對小于 1 H 的低電感元件進(jìn)行電感測量從根本上來說都是困難的、容易出錯的，而且在計(jì)量學(xué)上要求很高。在 Power Choke Tester DPG10 系列的脈沖測量原理中，寄生電感、力引線和感測引線之間的電感耦合以及采樣率對于準(zhǔn)確的測量結(jié)果至關(guān)重要。
　　測試引線的寄生電感以及設(shè)備的寄生內(nèi)部電感與測試樣本一起形成電感分壓器。如果這些寄生電感大于甚至遠(yuǎn)大于測試樣本的電感，則只有一小部分測試脈沖電壓會落在測試樣本上。大部分電壓會落在寄生電感上。盡管始終進(jìn)行 4 線測量，但這會降低測量精度。在 4 線測量中，電壓通過單獨(dú)的感測引線直接在測試樣本上采集。
　　為了防止測量結(jié)果不準(zhǔn)確，如果寄生電感兩端的脈沖電壓降太大，則必須放棄測量。因此，必須化寄生電感，以測量盡可能的電感值。
　　測試導(dǎo)線在寄生電感中起著重要作用。一根由高柔性測量絞合線制成的理想測試導(dǎo)線，其銅橫截面積為 6mm，長度為 0.6m，電感已超過 700 nH。再加上測試樣本上鱷魚夾的進(jìn)一步寄生電感和設(shè)備的內(nèi)部電感，測量值多限制在 500 nH。
　　為了將 DPG10 系列的使用范圍擴(kuò)大到 50nH，ed-k 開發(fā)了用于 SMD 元件的新型無焊開爾文測試適配器，這些適配器可以直接插入設(shè)備前面板上的插座，而無需使用測試引線。因此，可以消除測試引線的影響。這些測試適配器針對寄生電感進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)合 DPG10 系列的內(nèi)部設(shè)計(jì)和相關(guān)的極低寄生電感，在某些情況下可以進(jìn)行低至 50 nH 的測量。
　　開爾文測試適配器 MABxSMD 直接插入前面板。DPG10 系列的三個測量范圍各有一個單獨(dú)的測試適配器（MAB1SMD、MAB2SMD 或 MAB3SMD）。測試適配器可容納寬度為 5-25 毫米、長度為 5-25 毫米、高度高達(dá) 25 毫米的 SMD 元件。定位后，測試樣本由彈簧支架固定到位，便于操作。

　　測量示例

　　圖5-8顯示了各個制造商的目錄范圍內(nèi)的SMD電感器的測量示例。

　　圖 5. 額定電感 200 nH，熱額定電流 92 ARMS。圖片由Bodo's Power Systems提供
　　圖 5 顯示了使用 Power Choke Tester DPG10-1000B 和 Kelvin 測試適配器 MAB1SMD 確定的具有 EP 鐵氧體磁芯和氣隙的電感器的差分電感 L diff (i)。根據(jù)數(shù)據(jù)表，電感下降 20% 時的飽和電流為 113 A，熱容許 RMS 電流為 92 A。根據(jù)數(shù)據(jù)表，200 nH 的額定電感并未完全達(dá)到（194 nH）。但是，飽和電流明顯高于規(guī)定值（約 150A）。
　　造成這些差異的原因有很多。
　　首先，測量方法不同。如前所述，Power Choke Tester DPG10 系列使用面向應(yīng)用的方波大信號測量脈沖，其幅度與實(shí)際應(yīng)用中的幅度相同。使用V 或 mV 范圍內(nèi)的正弦電壓和 ?A 或 mA 范圍內(nèi)的電流對磁芯材料進(jìn)行小信號調(diào)制，會根據(jù)磁芯材料的不同提供不同的結(jié)果。
　　然而，在電感值如此之小的情況下，測試裝置的幾何形狀即使是的差異也起著不可忽視的作用。即使是組件上的測試點(diǎn)或電流饋送類型（例如平面或點(diǎn)狀）的微小偏差也會導(dǎo)致不同的測量結(jié)果。為了獲得可重復(fù)的測試結(jié)果，測試裝置的幾何形狀必須始終相同。如果沒有特殊的測試適配器，這幾乎無法保證，并且不僅適用于脈沖測量原理，也同樣適用于使用 LCR 表進(jìn)行的小信號測量。
　　但同樣重要的一點(diǎn)是，還必須考慮高達(dá) 10% 的樣本散射。
　　圖 6 中的電感器采用 5050 封裝，由帶有分布式氣隙的粉芯材料組成。標(biāo)稱值 220nH 在開始時就超過了 (280 nH)。熱允許 RMS 電流規(guī)定為 66 A，電感下降 20% 時的飽和電流規(guī)定為 68 A。

　　脈沖測量與數(shù)據(jù)表規(guī)格之間的差異的原因與上例相同。如果沒有特殊的測試適配器，LCR 表無法重現(xiàn)數(shù)據(jù)表中的 L 0規(guī)格（220 nH @ 100 kHz，0.25 V）。即使使用經(jīng)過精心校準(zhǔn)的測試適配器，這也很難實(shí)現(xiàn)。實(shí)際初始電感 L 0似乎系統(tǒng)地大于規(guī)定值，這已通過使用 Power Choke Tester DPG10 進(jìn)行測量得到證實(shí)。

　　圖 6. 額定電感 220 nH，額定熱電流 66 ARMS，5050 封裝。圖片由Bodo's Power Systems 提供
　　粉末磁芯材料的飽和曲線比帶有氣隙的鐵氧體磁芯的飽和曲線要軟得多。因此，如果發(fā)生故障時電流遠(yuǎn)高于額定電流，這種磁芯材料在開關(guān)模式應(yīng)用中出現(xiàn)的問題較少。即使在 200 A 時，該樣品的電感仍超過 140 nH。
　　這些陳述也類似地適用于圖 7 中的電感器。它的額定電感為 470 nH，熱允許 RMS 電流為 30 ARMS，采用 4040 封裝（10 x 10 x 4 mm?），并由相同的磁芯材料組成。
　　圖 7. 額定電感 470 nH，額定熱電流 30 ARMS，4040 封裝。圖片由Bodo's Power Systems  [PDF]提供
　　圖 8 中的一個測量示例是一個尺寸為 8 x 8 x 4 mm? 的小型 SMD 電感器。它也是一個具有分布式氣隙的粉末芯。在這種情況下，由于元件分散，測量值與數(shù)據(jù)手冊規(guī)格略有偏差（3.2 A 時的電感為 28.6 ?H，數(shù)據(jù)手冊規(guī)格為 26.4 ?H）。測量如此大的電感值不那么關(guān)鍵，也不容易出錯。
　　正確選擇測量參數(shù)
　　在電感值非常低的情況下，兩個測量參數(shù)（測試電流和測試電壓）都無法自由選擇。這是因?yàn)?Power Choke Tester DPG10 系列的脈沖持續(xù)時間為 3 ?s?？梢允褂靡韵鹿酱致怨浪銣y試脈沖持續(xù)時間：
　　\[\Delta\,t=L_{diff}*\Delta\,i/V\]
　　該公式表明，電感越小，測試電流越小，測量電壓越大，脈沖持續(xù)時間越短。在電感值非常低的情況下，測試電壓必須盡可能低，測試電流盡可能高。可預(yù)設(shè)測試電壓為 10 V，但由于電流較大時寄生電壓下降，有效測試電壓可能低至 6-8 V。
　　圖 8. 額定電感 33 ?H，額定熱電流 3.1 ARMS，3232 封裝。圖片由Bodo's Power Systems  [PDF]提供
　　對于給定的電感，這會導(dǎo)致以下所需的測試電流：
　　100 nH => 約
　　150 A 1 ?H => 約 20 A
　　10 ?H => 約 3 A
　　然而，額定電流明顯較低的元件通?？梢酝ㄟ^選擇相應(yīng)較高的測試電流來測量，直到可以進(jìn)行測量。由于測試脈沖非常短，額定電流的倍數(shù)不會導(dǎo)致元件發(fā)熱或損壞。
　　脈沖測量方法的要點(diǎn)
　　低電感元件 < 1 ?H 的電感測量從根本上來說存在問題、容易出錯且在計(jì)量上要求較高。
　　使用新的測試適配器，可以比使用 LCR 表更輕松、更真實(shí)地測量低至 50 nH 的 SMD 電感器的電感 L(i)。
　　脈沖測量方法可以顯著降低測量設(shè)備的成本，尤其是對于 20 A 以上的電流。
　　希望 PCB 安裝電感器仍然經(jīng)常使用的小信號測量方法將被使用脈沖測量方法的更現(xiàn)實(shí)規(guī)范所取代，該方法使用幅度接近應(yīng)用的方波脈沖。