最新标准大电流源
福禄克公司刘国琨，周华
随着我国国民经济的发展，各种大电流的应用越来越多，例如高速铁路，地铁等。

此外，各种新型能源技术的不断出现也提出了更多对大电流应用的需求。

在这些应用中，有大电流测量的需要，有各种大电流设备研发的应用，有各种大电流设备制造的应用。

所有这些应用都提出了对标准大电流源的要求。

其主要特点是需要能够提供更大的电流输出能力，同时需要输出的电流有足够的准确度来作为标准信号，这种大电流源可以用作各种测量测试设备的标准源，来校准这些测量测试仪表。

例如数千安培的电流钳的校准。

同时，在研发新产品，制造大电流的设备也需要有一个标准的大电流源作为参考的标准信号。

图1 高达数千安培的柔性电流钳
而目前市场上可以提供各种校准器，其电流输出能力只有几安培，最多80安培。

而如果要达到更大的电流，例如100A，市场上虽然可以找到一些电流源，但是这些大电流源的准确度一般只有百分之几，最好也不过千分之几的水平，远远满足不了大电流校准，研发和设备制造的要求。

正是为了满足对高准确度大电流信号源的需求，福禄克公司最新推出了52120A大电流信号源，由于其准确度是目前业界最好的水平，因此称其为大电流标准信号源。

其单台最大输出电流可以达到120A，如果并联使用，最大电流可以达到360A。

图2 52120A标准大电流源
为了降低用户的购买成本，52120A一般可以采用独立放大器的结构，便于与用户已经有的各类校准器配合使用。

也就是说，52120A的输出电流是通过其输入的电压或者电流来实现的。

将一个准确的电压或者电流信号接到52120A的输入端，就可以获得需要的大电流输出。

而绝大部的用户已经拥有各种准确的电压源、电流源或者多功能校准器，例如福禄克的5500A系列校准器，5520A系列校准器，5700系列校准器，6100系列校准器等，或者其他品牌的校准器。

这样，52120A的设计就简单可靠，充分利用用户现有的设备，不必再为高精度的输入控制信号而额外增加支出。

图3 52120A与校准器配合使用
前面说过，实际应用中不仅仅需要电流大，而且需要相当高的准确度。

下面就来说明一下52120A的准确度指标。

52120A的电流输出不确定度由两个部分构成。

一个是52120A本身的不确定度，另一个是其输入的控制信号的不确定度。

将这两个不确定度综合就得到最后获得的实际输出电流不确定度。

例如将52120A和5720A相连接，通过5720A的准确的直流电压来控制52120A的直流电流输出。

5720直流电压1.2V输出的绝对不确定度（99%置信度）是6.7ppm，52120直流100A的不确定度为160ppm，采用方和根方法综合可以得到输出100A大电流的总不确定度就是160ppm（99%置信度）。

通过上面的计算，52120A连接5720A在输出100A的直流电流时其不确定度仅为160ppm，也就是万分之一点六。

，这个电流的准确度目前是工业业界能够得到的最好准确度。

当然，52120A和不同信号源相连接时的准确度也是不同的。

也就是最后的准确度和连接的标准信号源的准确度有关。

52120A在配合新型的6105A/6100B系列校准器使用时，可以用专用的控制电缆实现闭环控制，实现参照6105A/6100B系列校准器内部标准的闭环放大，不确定度指标是包含了6105A/6100B系列校准器和52120A放大器的整体性能。

以前生产的6105A/6100B以及6100A升级后可以实现同样的性能。

这种配合可以获得52120A的最佳性能。

在输出交流120A大电流时，输出电流的不确定度可以达到140ppm（6105）和210ppm（6100B）。

比5720交流电流2A的340ppm不确定度，5520交流电流2A的650ppm不确定度还要好得多。

综上所述，通过连接到用户已经有的各种标准信号源，校准器，52120A就可以提供高准确度和高达120A的输出电流。

如果需要得到更大的电流，可以将两台52120A并联，得到240A的电流输出，或者将三台52120A并联得到360A的电流输出。

52120A的输出与一般校准器的电流输出不同，除了采用一系列新技术，使输出准确度大大提高，还可以使输出电位浮动，与实际应需要相适应。

一般的校准器的电流输出都是固定于地电位的，即使允许浮动，也只能浮动20V。

而52120A的输出可以浮动至850V峰值，600V有效值。

由于这一特性，52120A的输出不需要隔离变压器，就可以适用于各种复杂的电流输出、电流校准的场合。

例如，在校准功率表/电能表时，一般都是按虚负载连接的，需要仪表有独立的电压端子对和电流端子对。

但是，如果某些按实负载连接的功率表/电能表不能改变成虚负载连接方式，电流输出一般都位于电压高端。

如下图的一台三相功率表/电能表所示的情形。

一般的校准器由于电流低端已经限制在0-20之间，无法直接输出电流，只能借助于隔离变压器。

这样做，既增加了成本，又增加了隔离变压器的额外误差。

如果使用52120A，电流输出可以浮动至需要的任何6000V以内的电压，方便高效地解决了这一问题。