不要用無(wú)源單端探頭測(cè)試高壓信號(hào)
示波器標(biāo)配的高阻無(wú)源探頭在其規(guī)格范圍內(nèi)是堅(jiān)固耐用的可靠測(cè)探頭,但并非適用于所有應(yīng)用。在測(cè)量開(kāi)關(guān)功率器件或其他高壓系統(tǒng)時(shí),更是特別需要謹(jǐn)慎選擇無(wú)源單端探頭,這些應(yīng)用需要的探頭既要具有高輸入電壓等級(jí),又要與作為參考電壓的地隔離。高阻無(wú)源探頭通常具有約500 V的最大輸入電壓,并且以地為參考基準(zhǔn),這意味著探頭的一側(cè)通過(guò)示波器連接到大地。如果要測(cè)量電源或逆變器的單相120 V輸入,則在將探頭地線連接到電源零線時(shí),請(qǐng)務(wù)必小心,因?yàn)殡娫戳憔€可能并不總是接地的。
使用不以地為參考的差分探頭消除了這種擔(dān)憂。如果要測(cè)量三相相電壓,也會(huì)有類似的問(wèn)題。進(jìn)行相電壓測(cè)量時(shí),必須考慮到會(huì)有不平衡負(fù)載時(shí)零線可能未接地的情況,因此使用單端無(wú)源探頭進(jìn)行測(cè)量可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于以地為參考基準(zhǔn)的單端探頭,是明確無(wú)法測(cè)量線電壓的,這些線電壓的測(cè)量需要高壓差分探頭,以防止將一相接地短路。對(duì)于下圖中簡(jiǎn)單的120 V輸入開(kāi)關(guān)電源,該電源對(duì)由電源軌產(chǎn)生的輸入電壓進(jìn)行整流,該電源軌處于AC主電源的峰值電壓處,即+170 V和-170V,峰峰值電壓340 V。
電壓幅度在單端無(wú)源探頭的測(cè)量范圍內(nèi),但主電路未接地,它們使用負(fù)軌(-170 V)作為參考。將無(wú)源探頭接地夾連接到該線上可能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)嚴(yán)重的短路,這種短路可能會(huì)導(dǎo)致示波器上的輸入整流器和保護(hù)電路損壞。有些人試圖通過(guò)“浮動(dòng)示波器”來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,這意味著他們切斷了示波器電源線上的地線?,F(xiàn)在,將探頭的接地線連接到參考點(diǎn)不會(huì)造成短路。但是示波器的外殼是連接到-170 V的。這會(huì)導(dǎo)致很大的安全風(fēng)險(xiǎn),請(qǐng)不要在家庭或者工作中嘗試此方法。測(cè)量電源系統(tǒng)時(shí),更好的解決方案是將示波器保持接地,并使用高壓差分探頭,例如HVD3000系列之一。HVD3000探頭涵蓋了從120/240 V開(kāi)關(guān)電源到600 V級(jí)和5 kV級(jí)電氣設(shè)備的整個(gè)應(yīng)用范圍。每種型號(hào)均具有最佳的增益精度,最寬的差分輸入電壓范圍和偏置電壓范圍以及出色的共模抑制比(CMRR)。單端無(wú)源探頭要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是這些探頭可以處理的最大電壓的頻率滾降。并非所有功率器件都在低頻下運(yùn)行,有些轉(zhuǎn)換器(如DC-DC轉(zhuǎn)換器)在高達(dá)1 MHz或更高的開(kāi)關(guān)頻率下工作。

下圖顯示了500 Vrms單端無(wú)源探頭的電壓與頻率的滾降曲線,使用該探頭測(cè)量開(kāi)關(guān)頻率大于200 kHz的信號(hào)時(shí),需要降低探頭可以承受的最大電壓。如果測(cè)量的頻率為1 MHz,則最大允許輸入電壓降至190V。HV3102A,HVD3106A和新型HVD3220等高壓差分探頭具有相似的頻率滾降特性,但它們的起始最大電壓更高,為1 kV或2 kV,為達(dá)到1 MHz降頻斷點(diǎn)留出了更多的余量。

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