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        如何選擇合適的力科高壓示波器探頭-云帆興燁

        發表日期:2022/10/19 瀏覽次數:

        三大基本問題

        當訪問高壓示波器探頭選擇指南時,將被問到三個基本問題,這些問題決定了探頭在特定應用中是不是正確的選擇。

        Q1

        直流母線電壓是多少?
        直流母線電壓將確定用于測量的探頭所需的最大額定電壓。對于交流線路信號,這是交流線路的峰峰值電壓。在開關功率器件中,母線電壓通常是AC線路全波整流的峰值電壓或來自驅動器/逆變器電路的脈寬調制 (PWM) 信號的幅度。

        Q2

        什么是半導體器件材料?
        硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 都是用于半導體器件的常用材料,每種材料對開關信號的上升時間都有其獨特的要求:

        ? Si 器件通常無法處理快于 10 ns 的上升時間

        ? SiC 器件的上升時間為 3 到 5 ns 或更慢

        ? GaN 器件的上升時間約為 1 到 3 ns

        電壓擺幅越大,上升時間越慢,這有助于控制 EMI。

        為了測量快速上升時間以及一些諧波,探頭需要有足夠的帶寬。例如,要測量 GaN 器件上的柵極驅動信號,所需的探頭帶寬可能接近 1 GHz,而要測量同一 GaN 器件上的輸出信號,所需帶寬可能為 700 MHz 甚至低至 350 MHz。

        Q3

        有哪些應用?

        高壓示波器探頭選擇指南會詢問您的測量應用,提供功率半導體測試、浮地傳感器或系統輸入/輸出測量選項。這種高級分類決定了許多探頭指標的相對重要性,包括電壓范圍、帶寬、衰減和隔離。

        功率半導體測試是指對單個功率器件進行的測量。這包括捕獲 MOSFET/IGBT 柵極驅動信號和輸出信號,然后對其進行分析。分析包括死區時間驗證和開關損耗測量。根據測試的半導體器件的不同,理想的探頭特性包括寬電壓范圍、高偏置能力、非常好的 CMRR 和更高的帶寬。

        浮地傳感器測量包括探測串聯或分流電阻器、溫度傳感器或分立元件等。這種類型的應用通常對探頭的隔離要較高,因為所涉及的信號通常較小且電壓偏移較大。

        系統輸入/輸出測量包括線路側交流電壓、DC/DC 轉換器高低壓輸入輸出、直流母線以及逆變器驅動 PWM 輸出,寬電壓范圍和共模范圍是與此應用相關的探頭的典型特征。

        使用高壓示波器探頭選擇指南

        力科提供了這種簡單的方法來幫助您根據特定應用選擇高壓探頭。打開高壓探頭選擇指南,回答三個基本問題,將獲得對于高壓探頭的推薦,并附上我們選擇背后的理由。

        高壓示波器探頭

        選擇指南使用簡單的顏色編碼方案對每個探頭的適用性進行評級:

        ? 黑色:絕對不能將探頭用于此應用,因為可能會損壞探頭、示波器或被測設備 (DUT),或對操作員造成傷害。

        ? 紅色:此應用中使用探頭可能是安全的,但它可能無法提供良好的測量結果。

        ? 黃色:在此應用中,探頭的性能存在一些折衷,但一些用戶可能會發現這些探頭對他們來說是合適的。

        ? 綠色:這是完美的探頭,它的使用幾乎沒有問題,并且針對此應用在價格和性能方面進行了優化。有時,它可能是唯一安全的選擇。

        讓我們來看看如何使用高壓探頭選擇指南,來選擇合適的探頭測試使用 260 V DC 總線的功率半導體。


        選擇正確高壓示波器探頭實例

        要測試的電路是一個全橋拓撲結構,使用四個寬禁帶(在本例中為 GaN)金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)。需要測量的是確定 MOSFET 的開關損耗。有兩個下側MOSFET 和兩個上測MOSFET,如下圖所示。

        高壓示波器探頭

        根據以上信息:

        ? 直流母線電壓選擇為 170 – 1000 Vdc

        ? 半導體器件材料選擇是寬禁帶(SiC 或 GaN)

        ? 應用選擇是功率半導體測試。

        再將這些信息輸入高壓示波器探頭選擇指南,如下圖所示。

        高壓示波器探頭

        01

        考慮不同應用對高壓示波器探頭的要求

        結果顯示在一個矩陣中,顯示了所考慮的應用的子類別以及每個應用所考慮的 HV 探頭。

        在本例中,高壓示波器探頭選擇指南選擇了 DL-ISO 系列高壓光隔離探頭作為柵極驅動和開關損耗測量的最佳探測選項(綠色)。

        DL-ISO 是一種新型探頭,專為測量浮在高壓直流總線上的小信號而設計,它具有類似于 Tektronix IsoVu 的光隔離特性。HVD 系列高壓差分探頭是采用傳統設計的高質量高壓差分探頭,選擇指南指示該探頭可能可用(黃色)。

        每個選項附帶的注釋提供了結果的簡要原因,在標有字母“i”的按鈕后面提供了更多信息。


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