收到客戶咨詢在開關電源測試時如何使用探頭的問題,主要集中在探頭參數的解讀、不同電壓探頭測試MOS管Vds的尖峰電壓會有不同的測試結果等等,本文就這些實測問題進行解答。
差分探頭700924測量MOS管Vds,雖然開關波形頻率只有幾十KHz,但尖峰部分的震蕩頻率超過10MHz,客戶查看了我們產品規格書中Input voltage derating 圖表。
雖然700924規格是1400V,但隨著測試信號頻率的增加到1MHz后,大輸入電壓衰減急劇下降,接近10MHz后下降接近到100V。因此客戶就懷疑我們的差分探頭能否測量此類的開關波形。
先探頭規格書中大輸入電壓-頻率的圖標,表示的并不是探頭的耐壓——探頭由于容性阻抗的原因,隨著輸入信號頻率的增加,流過電容及電阻的電流增加,超過器件的額定功率,導致器件的故障,因此該參數并不是部件耐壓,而是器件的額定功率。
那么700924的耐壓參數是多少呢,規格書上有一段話“2000 VACrms (between input terminal and BNC-ground), for 5minutes" ,可以理解為2000V交流有效值可以耐5分鐘。
解讀了參數,我們回到先的問題,對于Vds的過沖部分震蕩1000V峰@1MHz,700924能否正常測量呢,個人理解測試這個峰值電壓是沒有問題的,雖然根據圖表10MHz以上,大輸入電壓會衰減到100V,但由于這個峰值電壓的震蕩時間非常短(ns或us),而且不是持續高頻電壓,應該不會對器件造成故障,也沒有超出探頭的耐壓。
工程師測試MOS管Vds波形的電壓過沖(如下圖)發現一個現象。當使用無源探頭(使用隔離變壓器)與使用700924的差分探頭,電壓過沖的峰值相差幾十V,他們無法判斷哪一種探頭測試值更可靠。
回答這個問題前,首先我們要否定測試Vds這種浮地信號使用無源探頭+隔離變壓器的方式,即使使用了隔離變壓器,隔離了直接接入市電,但示波器本體也是沒有接地,這種方式與將示波器電源3pin接插2pin本質上沒有區別,因此這種方式無論從安全性和測試效果上都沒有保障。
假設不考慮安全性的前提下,兩種探頭測試同一個Vds 哪一個結果可靠呢,首先來看一下差分探頭的電路簡圖。
差分探頭接地時有數MΩ~數十MΩ的電阻。未經絕緣、低電容、高頻下依舊具有高阻抗,而無源探頭高頻下的阻抗急劇衰減,1MHz以上阻抗衰減到100歐姆以下,此時更大的電流會流過探頭引起壓降。因此高頻電路的測量理想的還是使用差分探頭。
綜合以上的說明,無論從安全性、規范性還是高頻測量特性來講,使用高壓差分探頭測試MOS管Vds過沖更有效,也更可靠。