安全準(zhǔn)確地探測電壓波形和電流波形
2012/10/31  9:40:04
在使用數(shù)字示波器進(jìn)行電源測量時,必須測量設(shè)備中的電壓及電流。這一任務(wù)要求使用兩只不同的探頭:一只電壓探頭(通常是高壓差分探頭),一只電流探頭。圖1顯示了開關(guān)式電源(SMPS)中的典型測量方案。在范圍在幾kHz到幾MHz的時鐘驅(qū)動下,金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)控制著電流。
測量經(jīng)過MOSFET的電流相對簡單,可以使用許多不同的泰克霍爾效應(yīng)電流探頭完成,如TCP0030。而測量電壓則會面臨更多的問題。MOSFET沒有連接到交流電源接地或電路輸出接地上。因此,不可能使用示波器進(jìn)行接地參考電壓測量,因為把探頭的地線連接到任何MOSFET端子上都會使通過示波器接地的電路短路。
進(jìn)行差分測量是測量MOSFET電壓的最佳方式。在差分測量中,可以測量漏極到源極電壓(VDS),即MOSFET漏極和源極端子中的電壓。VDS可以位于幾十伏到幾百伏電壓的頂部,具體視電源的范圍而定。
可以通過多種方法測量VDS:
浮動示波器的機(jī)箱接地。絕對不要采用這種方式,因為這種非常不安全,會給用戶、被測設(shè)備和示波器帶來危險。
使用傳統(tǒng)無源單端探頭,把地線相互連接起來,使用示波器的通道匹配功能。這種測量方式稱為準(zhǔn)差分測量。但是,無源探頭與示波器的放大器結(jié)合使用時,不能提供充分阻塞任何共模電壓的共模抑制比(CMRR)。盡管用戶可能很想使用這種方法,因為可以使用已有的探頭,但它并不能準(zhǔn)確地測量電壓。
使用商用探頭隔離器,隔離示波器的機(jī)箱接地。探頭的地線不再位于接地電位,可以把探頭直接連接到測試點上。探頭隔離器是一種有效的解決方案,但它成本高,通常是差分探頭的2~5倍。
使用真正差分探頭。高壓差分探頭(如泰克P5205)可以準(zhǔn)確安全地測量VDS。

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