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开关电源测试中探头的选择

2022-10-11 10:16:13

   收到客户咨询在开关电源测试时如何使用探头的问题,主要集中在探头参数的解读、不同电压探头测试MOS管Vds的尖峰电压会有不同的测试结果等等,本文就这些实测问题进行解答。


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   差分探头700924测量MOS管Vds,虽然开关波形频率只有几十KHz,但尖峰部分的震荡频率超过10MHz,客户查看了我们产品规格书中Input voltage derating 图表。


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   虽然700924规格是1400V,但随着测试信号频率的增加到1MHz后,大输入电压衰减急剧下降,接近10MHz后下降接近到100V。因此客户就怀疑我们的差分探头能否测量此类的开关波形。


   先探头规格书中大输入电压-频率的图标,表示的并不是探头的耐压——探头由于容性阻抗的原因,随着输入信号频率的增加,流过电容及电阻的电流增加,超过器件的额定功率,导致器件的故障,因此该参数并不是部件耐压,而是器件的额定功率。


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    那么700924的耐压参数是多少呢,规格书上有一段话“2000 VACrms (between input terminal and BNC-ground), for 5minutes” ,可以理解为2000V交流有效值可以耐5分钟。

    解读了参数,我们回到先的问题,对于Vds的过冲部分震荡1000V峰@1MHz,700924能否正常测量呢,个人理解测试这个峰值电压是没有问题的,虽然根据图表10MHz以上,大输入电压会衰减到100V,但由于这个峰值电压的震荡时间非常短(ns或us),而且不是持续高频电压,应该不会对器件造成故障,也没有超出探头的耐压。

    工程师测试MOS管Vds波形的电压过冲(如下图)发现一个现象。当使用无源探头(使用隔离变压器)与使用700924的差分探头,电压过冲的峰值相差几十V,他们无法判断哪一种探头测试值更可靠。

    回答这个问题前,首先我们要否定测试Vds这种浮地信号使用无源探头+隔离变压器的方式,即使使用了隔离变压器,隔离了直接接入市电,但示波器本体也是没有接地,这种方式与将示波器电源3pin接插2pin本质上没有区别,因此这种方式无论从安全性和测试效果上都没有保障。


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    假设不考虑安全性的前提下,两种探头测试同一个Vds 哪一个结果可靠呢,首先来看一下差分探头的电路简图。


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    差分探头接地时有数MΩ~数十MΩ的电阻。未经绝缘、低电容、高频下依旧具有高阻抗,而无源探头高频下的阻抗急剧衰减,1MHz以上阻抗衰减到100欧姆以下,此时更大的电流会流过探头引起压降。因此高频电路的测量理想的还是使用差分探头。


    综合以上的说明,无论从安全性、规范性还是高频测量特性来讲,使用高压差分探头测试MOS管Vds过冲更有效,也更可靠。


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