PK‑150脉冲电流互感器在固态继电器短路冲击电流测试中的应用

一、项目背景

某工业电控企业研发新一代大功率固态继电器 SSR，需要考核器件抗短路冲击能力。在短路失效试验中，需要捕捉毫秒‑百微秒级短路瞬态大电流，获取短路峰值、电流持续时间，以此评估固态继电器芯片、封装的抗冲击能力。 测试难点：短路瞬间电流上升速度快，普通电流探头量程不足；测试台高压回路与示波器测量端必须电气隔离，防止高压倒灌损坏采集设备；不能引入较大寄生参数，避免改变短路回路本身特性；需要无源器件，适配短时冲击试验。 选用普科PK‑150 脉冲电流互感器，最大峰值 1000A，变比 2A:1V，上升时间 100ns，最大电流时间积 0.006A・s开展固态继电器短路冲击试验。

二、测试硬件配置

1.被测样品：大功率工业固态继电器 SSR

2.测试器件：PK‑150 脉冲电流互感器

3.采集仪器：250MHz 数字示波器、50Ω 低损耗同轴电缆

4.配套设备：短路冲击试验台

核心参数匹配

最大峰值电流 1000A，覆盖 SSR 短路冲击电流范围；

前沿上升时间 100ns，可以精准复现短路快速上升边沿；

变比 2A:1V，输出阻抗 50Ω，匹配示波器 50Ω 输入；

无源隔离设计，高压试验回路和测量回路完全隔离；

严格的电流‑时间积指标，防止短路脉冲下磁芯饱和失真。

三、测试实施流程

1、硬件安装接线

将短路回路导体穿过 PK‑150 互感器中心通孔，导体尽量居中摆放，降低偏心带来测量误差；对互感器进行机械固定，抵御短路瞬间电磁冲击力。BNC 输出通过 50Ω 同轴电缆连接示波器，示波器通道设置 50Ω 输入阻抗。

⚠️脉冲互感器禁止使用 1MΩ 档位，会造成波形顶降、严重畸变。

2、示波器参数配置

互感器变比 2A 对应输出 1V，示波器读数 1V 代表实际电流 2A；开启示波器单次触发模式，设置合适触发电平，等待短路冲击触发。

3、梯度短路冲击试验

逐步调整冲击试验台储能电压，做多组梯度短路试验： 1）低能量校验试验：短路峰值 420A，脉冲宽度 28μs，波形完整无削顶，和试验台参考读数误差在 5% 以内； 2）额定短路工况：短路峰值 760A，记录短路电流峰值、持续时间，固态继电器出现保护性关断；依据波形数据分析芯片承受的电应力； 3）极限破坏性试验：提升能量接近互感器上限，观察到波形顶部轻微压缩，明确试验安全边界。

4、失效样本对比测试

对已经发生烧毁失效的固态继电器做对比测试，短路电流波形出现畸变，用于分析器件失效模式，区分是过流烧毁还是闩锁效应导致损坏。

四、案例总结价值

1.无源高压隔离，解决短路冲击试验高压倒灌风险，保护昂贵示波器；

2.100ns 上升沿完整捕捉短路瞬态电流峰值与持续时间，为固态继电器可靠性评估提供真实时域数据；

3.体积小巧，串入回路寄生电感低，几乎不改变原有短路回路特性；

4.国产脉冲互感器，替代进口产品，降低可靠性实验室设备采购成本。

五、使用注意事项

1.示波器必须 50Ω 终端匹配；

2.仅用于瞬态脉冲测量，不能测量直流稳态电流；

3.试验同时关注峰值电流与电流‑时间积，脉冲宽度大极易发生磁芯饱和；

4.导体尽量穿过孔洞中心，做好机械固定，抵抗冲击电磁力。

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