脉知技术罗氏线圈在高压电源测试的应用
一、背景
高压电源广泛应用于储能逆变、高压脉冲测试、等离子体/电子束、高压点火器、EMC高压试验、纳秒脉冲肿瘤消融术、高压脉冲电源研发等领域。在高压电源的研发、生产与质量检测过程中，对电流波形的精确测量至关重要。传统电流测量方式（如电流互感器、分流器、霍尔效应探头）存在磁饱和、带宽受限、插入损耗大、绝缘耐压不足等问题，难以满足高压电源测试的严苛需求。
深圳脉知技术开发有限公司（Meastek）作为国内专业从事高电压、大电流、高精度测试技术的一站式解决方案提供商，其自主研发的柔性罗氏线圈（Rogowski Coil）系列产品，凭借无磁饱和、宽频带、高绝缘、柔性可插拔等核心优势，为高压电源测试提供了理想的电流测量方案。
二、方案核心产品——脉知柔性罗氏线圈（柔性电流探头）
2.1 产品系列概览
脉知技术提供三大系列柔性罗氏线圈，覆盖不同频段与应用场景：
| 型号 | 量程 | 带宽 | 精度 | 环周长 | 环外径 | 绝缘耐压 |
| HCTSXXXXA系列 | 30A~60kA | 30MHz | ±2% | 80mm（可定制） | 1.6mm | 1kVpk |
| HCTMXXXXA系列 | 120A~120kA | 15MHz | ±2% | 200mm（可定制） | 3.8mm | 2kVpk |
| HCTLXXXXA系列 | 120A~600kA | 10MHz | ±1% | 700mm（可定制） | 8mm | 10kVpk |
2.2 产品核心特点
1、线圈轻巧柔软，自由插拔：可探测到硬制探头无法到达的位置，轻松实现与被测对象的连接，尤其适合高压电源内部狭小空间的电流测量。
2、插入损耗几乎为零：仅为几个皮亨（pH），对被测对象近乎为零的干扰，确保测量结果的真实性。
3、无磁饱和效应：空心线圈结构，从根本上避免了大电流或直流偏磁导致的磁饱和问题，可准确测量高达数千安培甚至更大的电流。
4、卓越的带宽与高频响应：中频系列带宽达1MHz，高频系列达10~30MHz，超高频系列达50MHz，能真实还原高压电源中的高速开关瞬态波形。
5、高绝缘耐压：标准产品耐压高达10kVpk，可安全用于高压电源测试环境。
6、标准BNC输出接口：方便与示波器、数据采集器、数字电压表等设备连接，实时观测电流波形。
7、USB供电/电池供电：使用灵活方便，声光过流报警功能更具人性化设计。
8、可定制化：探头环周长、连接线长度均可根据客户要求定制，满足特殊测试场合需求。
三、高压电源测试中的典型应用场景
3.1 高压开关电源输出电流波形分析
测试需求：高压开关电源在工作过程中，输出电流包含高频开关纹波、脉冲尖峰等复杂成分，需要高带宽、无失真的电流探头进行波形捕获。
方案配置：推荐使用脉知HCTL系列中频柔性电流探头（带宽10MHz，量程根据实际电流选择）或HCTSXXXXA系列高频柔性电流探头（带宽30MHz）。
测试优势：
（1）柔性线圈可直接套在高压电源的输出母排或电缆上，无需断开电路
（2）高带宽确保高频纹波和瞬态尖峰被完整捕获
（3）无磁饱和特性保证大电流工况下波形不失真
3.2 IGBT/MOSFET开关管电流测量（双脉冲测试）
测试需求：高压电源中功率半导体器件（IGBT、SiC MOSFET等）的开关特性测试，需要测量纳秒级上升/下降时间的电流波形，评估开关损耗和动态性能。
方案配置：推荐使用脉知Hmini系列高频柔性电流探头（带宽30MHz，环外径仅1.1mm）。
测试优势：
（1）1.1mm超细线圈可直接穿过TO-220/TO-247封装器件的管脚进行测量
（2）30MHz带宽可精确捕获SiC/GaN器件的高速开关瞬态
（3）极低插入阻抗不影响器件正常工作状态
3.3 高压脉冲电源浪涌/冲击电流测试
测试需求：高压脉冲电源在启动、短路、负载突变等工况下会产生巨大的浪涌电流，需要宽量程、无饱和的电流探头进行安全测量。
方案配置：推荐使用脉知HCTL系列中频柔性电流探头（量程可达1200kA，耐压10kVpk）。
测试优势：
（1）量程覆盖从几十安培到上千千安培，单一探头即可满足全范围测试
（2）无磁饱和特性确保浪涌电流峰值准确测量
（3）高绝缘耐压保障测试人员安全
3.4 高压电源谐波与电能质量分析
测试需求：高压电源输出电能质量分析，需要测量各次谐波含量、功率因数等参数。
方案配置：推荐使用脉知HCTL系列柔性电流探头（带宽10MHz，精度±1%）。
测试优势：
（1）宽频带覆盖50次以上谐波测量需求
（2）高线性度（0.5%）确保谐波分析精度
（3）柔性设计可方便地缠绕在母排上进行三相同时测量
3.5 超高压储能逆变器测试
测试需求：超高压储能逆变器（最高60kV）的研发测试，需要超高耐压的电流测量方案。
方案配置：脉知柔性罗氏线圈配合脉知超高压差分测试仪（最高量程60kV，带宽1MHz）使用。
测试优势：
（1）柔性线圈与超高压差分探头形成完整的高压测试链
（2）1MHz带宽满足逆变器高频开关特性分析
（3）一体式设计，使用寿命更长，操作更人性化
四、推荐配置方案
方案一：基础型高压电源测试方案
| 设备 | 型号 | 数量 | 说明 |
| 中频柔性电流探头 | HCTL/10MHz | 2只 | 输入/输出电流测量 |
| 高压差分探头 | 20kV/50MHz | 1只 | 电压波形测量 |
| 示波器 | 4通道/1GHz | 1台 | 波形采集与分析 |
方案二：进阶型高压电源研发测试方案
| 设备 | 型号 | 数量 | 说明 |
| 高频柔性电流探头 | HCTS0060A/30MHz | 2只 | 开关管电流测量 |
| 中频柔性电流探头 | HCTL030KA/10MHz | 2只 | 母线电流测量 |
| 超高压差分测试仪 | 60kV/1MHz | 1台 | 超高压电压测量 |
| 高精度电流传感器 | 定制 | 1套 | 精密电流校准 |
| 多功能高精度校准源 | 定制 | 1台 | 系统校准 |
方案三：全功能型高压电源综合测试平台
| 设备 | 型号 | 数量 | 说明 |
| 超高频电磁脉冲罗氏线圈 | 500MHz/纳秒级 | 2只 | 超高速脉冲电流测量 |
| 高频柔性电流探头 | HCTS系列 | 4只 | 多通道同步测量 |
| 中频柔性电流探头 | HCTL系列 | 4只 | 大电流母线测量 |
| 超高压差分测试仪 | 60kV/1MHz | 2台 | 多路高压测量 |
| 高精度差分测试仪 | 20kV/50MHz | 2台 | 中高压测量 |
| 高精度高压测试仪 | 定制 | 1台 | 精密电压测量 |
| 多功能高精度校准源 | 定制 | 1台 | 系统校准溯源 |
五、方案优势总结
1、安全可靠：柔性罗氏线圈非接触式测量，高绝缘耐压（10kVpk），保障测试人员安全。
2、精准测量：精度高达±1%，线性度0.5%，带宽最高达500MHz，真实还原电流波形。
3、灵活便捷：线圈轻巧柔软，可自由插拔，适应各种复杂安装环境，无需断开被测电路。
4、无磁饱和：空心线圈结构，从几安培到上千千安培保持线性，适合大电流和脉冲电流测量。
5、零干扰：插入阻抗几乎为零（仅几个皮亨），对被测电路无影响，保证测量真实性。
6、一站式服务：脉知技术提供从柔性罗氏线圈、刚性罗氏线圈到高压差分探头、超高压差分测试仪、高精度校准源的全系列产品，实现高压电源测试的完整闭环。
7、国产替代：脉知技术产品对标国外进口品牌，性能稳定可靠，已占据大部分国内市场，可有效降低客户采购成本与供货周期。