用于测量电流的压降方法

汽车诊断

随着毫欧表的推出，让我们认知到，万物都有电阻。

无论是一段电缆，还是下面例子中的 "刀片式保险丝"，虽然它们各自的电阻都很低，但它们的电阻值仍然可以为我们所用（假设我们可以测量低电阻）。

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使用上图的毫欧表，我们可以得出 15 A 可用刀片式保险丝的电阻值为 4.5 mΩ。

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那么，这有什么用呢？为什么需要使用毫欧表来检查保险丝的阻值呢？

直接的答案是，您不需要毫欧表来检查保险丝，但如果您想通过保险丝的电阻来确定电流，那么高精度的毫欧表是必不可少的。

下图是5、10、15A三种保险丝的电阻值:

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以 15 A 保险丝的额定电阻值为例，上表中的电阻值为 4.8 mΩ（冷态），而我们用毫欧表测得的电阻值为 4.5 mΩ（约 20°C）（两者相差 300 µΩ）。

那么，如果有电阻规格，为什么还要测量刀片保险丝的阻值呢？并不是所有的保险丝都是一样的，因为全球各地的保险丝类型和制造商各不相同，有时候有必要确认它阻值是否符合规格。

有鉴于此，我还测量了同一车辆（大众 e-Golf）的 5、10 A 刀片式保险丝，并将其与上述规格进行了比较。

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上图中 5 A 保险丝的测量值为17.3 mΩ（规格 = 17.85 mΩ（冷态）），10 A保险丝的测量值为 7.0 mΩ（规格 = 7.7 mΩ（冷态））。

在进行此类测量时，我们需要考虑的变量有：保险丝材料（锡或银）、温度（即，从温度值的角度来看，什么是 "冷态"），当然还有各种制造工艺之间的差异。

根据上述情况，我们可以得出以下结论：

5 A 保险丝的测量值为 17.3 mΩ：规格值为17.85 mΩ：差值为 550 µΩ

10 A 保险丝的测量值为 7.0 mΩ：规格为 7.7 mΩ：差值为 700 µΩ

15 A 保险丝，测量值为 4.5 mΩ：规格值为 4.8 mΩ：差值为 300 µΩ

（以上所有保险丝均为原装保险丝，取自所测量的车辆大众 e-Golf）

那么，这些信息对诊断有什么帮助呢？

这就是欧姆定律再次发挥作用的地方，通过我们的刀片式保险丝来测量电流，要通过刀片式保险丝测量电流，通常需要侵入，即需要将保险丝拆下，插入我们的 "保险丝延长线"，然后重新装入保险丝盒。这一过程有可能纠正可能的连接错误（只需拆下并插入保险丝加长部分），或重置受拆下的保险丝保护的违规部件（如 ECU）。

如果我们能在不拆卸保险丝的情况下测量通过保险丝的电流，会怎么样呢？

既然我们知道保险丝的电阻，如果能测量保险丝两端的压降（在条件允许的情况下），就能确定通过保险丝的电流。(电压/电阻 = 安培）

在下图中，我们正在测量安装在大众 e-Golf 发动机舱保险丝盒内保险丝延长线上的 5 A 刀片式保险丝。请注意，保险丝加长部分纯粹是为了将电流钳获得的数值与我们的电流计算结果进行比较（所述保险丝为 SB18，用于蓄电池监控器控制单元 [J367]）。

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以下是上述测量的结果：通道 A 是60 A 电流钳捕捉到 28.00 mA 的电流；通道 B 显示 5 A 保险丝两端的压降（364 µV）；数学通道根据欧姆定律，用通道 B 的电压除以 0.0173 Ω（17.3mΩ）得出电流（21.04 mA）。

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根据上述结果，电流钳和压降之间的偏差为 6.96 mA。那么，哪一种方法是正确的呢？

要回答这个问题，我们需要了解这两种测量技术的局限性以及它们所测量的低水平电流和电压，为确保电流钳保持在 0 A（归零）状态，我们需要定期断开电流钳与信号源和示波器的连接。重新连接 BNC+夹钳后，新的 "零点 "就确定了，电流钳就可以重新应用到信号源上。同样，在待测信号的附近和方位（特别是对于极低电流）对电流钳进行归零，有助于在归零后旋转或重新定位钳子时最大限度地减少地球磁场的影响。

最后，电流钳 (TA473) 在未增强分辨率的情况下的物理能力为 10 mA，因此我认为我们可以同意，由于 PicoScope 7 中的滤波和缩放功能，BNC+ 60 A 钳子可以出色地捕获 28 mA。

现在，让我们来看看压降法的局限性，主要是工作环境中固有的 "噪音"（EMI 电磁干扰）。

请注意，我们测量的是微伏 (µV) 级，因此需要足够的分辨率才能获得准确的测量结果。环境 "噪音 "很可能会侵入探头，因此我们需要执行零点偏移功能，以便在没有任何 "噪音 "侵入的情况下为设备和软件提供真正的 0 V 参考点。

在探头（x1 测试引线）上应用零点偏移后，当测试引线未连接到保险丝上时，不要惊讶示波器在检测 EMI 时出现超量程。

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这两种测量技术（电流钳和压降）都需要进行缩放和滤波，以便清晰显示捕捉到的数值。

下面我们对 10 A 刀片式保险丝（SB16第 1 [AX4] 号充电单元）采用相同的测量方法。

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最后，我们通过 15 A 熔断器SB3 发动机/电机控制单元 (J623) 采集电流，如下所示：

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请注意，在上述所有捕获中，我选择了 100 ms/div 的时基，以便实时更新数学通道。在 200 毫秒/格及以上的情况下，我们需要等待捕获到达缓冲区的末端，数学通道才会瞬间显示出来。

以 200 毫秒/格及以上的时基进行测量时，另一种方法是为横跨被测保险丝的 x1 测试引线创建一个自定义探头。在这种情况下，不需要数学通道，但您可能会发现自己有许多自定义探头，以涵盖各种保险丝电阻值。

例如，要为电阻为 17.3 mΩ 的5 A 保险丝创建一个定制探头，我们在定制探头向导中输入的线性方程为

Y = mx + c

0.0173 V / 0.0173 Ω = 1 A ∴ 0.0173 V（或 17.3 mV）= 1 A

17.3 mV / A

现在找出乘法系数，以确定 1 V 等于多少

1/0.0173 V = 57.803

∴ Y = 57.803x + 0（+0 = 零点偏移）

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下面我们按以下顺序使用 5 A 刀片式保险丝测量所有 3 种电流组合：

通道 A ：BNC+ 60 A 电流钳（通过 5 A 保险丝测量电流）

通道 B ：5 A 保险丝两端的电压降

通道 C ：5 A 保险丝两端的定制探头

数学通道 ：B/0.0173（使用欧姆定律返回电流计算结果）

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那么，在哪里以及为什么需要进行这样的测量呢？

1. 寄生漏电测量需要车辆处于"真实 "睡眠状态。我所说的 "真正 "是指车辆已经进入睡眠状态，在试图隔离违规寄生耗电电路时不会拉保险丝（在"睡眠 "期间拉保险丝会重置 ECU 或唤醒网络）。

2. 任何需要高分辨率和高精度的低电流测量，而不必担心固有的电流钳 "漂移"。

3. 当用户无法使用 BNC+ 电流夹钳或保险丝延长线时，压降电流测量法提供了一种可行的替代方法。

4. 在接触保险丝的机会有限的情况下，加装保险丝加长杆和电流钳几乎是不可能的，而 "伸入 "使用背面引脚探头测量保险丝两端的电流则是一种解决方案。

请注意，上述压降测量方法仅适用于浮地示波器（即 4225、4225A、4425 和 4425A），因为我们测量的不是参考地，而是保险丝。