如何選擇合適的力科高壓示波器探頭-云帆興燁
三大基本問(wèn)題
當(dāng)訪問(wèn)高壓示波器探頭選擇指南時(shí)，將被問(wèn)到三個(gè)基本問(wèn)題，這些問(wèn)題決定了探頭在特定應(yīng)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(cè)量的探頭所需的最大額定電壓。對(duì)于交流線路信號(hào)，這是交流線路的峰峰值電壓。在開(kāi)關(guān)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(lái)自驅(qū)動(dòng)器/逆變器電路的脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)的幅度。
Q2
什么是半導(dǎo)體器件材料？
硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 都是用于半導(dǎo)體器件的常用材料，每種材料對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)的上升時(shí)間都有其獨(dú)特的要求：
? Si 器件通常無(wú)法處理快于 10 ns 的上升時(shí)間
? SiC 器件的上升時(shí)間為 3 到 5 ns 或更慢
? GaN 器件的上升時(shí)間約為 1 到 3 ns
電壓擺幅越大，上升時(shí)間越慢，這有助于控制 EMI。
為了測(cè)量快速上升時(shí)間以及一些諧波，探頭需要有足夠的帶寬。例如，要測(cè)量 GaN 器件上的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所需的探頭帶寬可能接近 1 GHz，而要測(cè)量同一 GaN 器件上的輸出信號(hào)，所需帶寬可能為 700 MHz 甚至低至 350 MHz。
Q3
有哪些應(yīng)用？
高壓示波器探頭選擇指南會(huì)詢問(wèn)您的測(cè)量應(yīng)用，提供功率半導(dǎo)體測(cè)試、浮地傳感器或系統(tǒng)輸入/輸出測(cè)量選項(xiàng)。這種高級(jí)分類決定了許多探頭指標(biāo)的相對(duì)重要性，包括電壓范圍、帶寬、衰減和隔離。
功率半導(dǎo)體測(cè)試是指對(duì)單個(gè)功率器件進(jìn)行的測(cè)量。這包括捕獲 MOSFET/IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行分析。分析包括死區(qū)時(shí)間驗(yàn)證和開(kāi)關(guān)損耗測(cè)量。根據(jù)測(cè)試的半導(dǎo)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(cè)量包括探測(cè)串聯(lián)或分流電阻器、溫度傳感器或分立元件等。這種類型的應(yīng)用通常對(duì)探頭的隔離要較高，因?yàn)樗婕暗男盘?hào)通常較小且電壓偏移較大。
系統(tǒng)輸入/輸出測(cè)量包括線路側(cè)交流電壓、DC/DC 轉(zhuǎn)換器高低壓輸入輸出、直流母線以及逆變器驅(qū)動(dòng) PWM 輸出，寬電壓范圍和共模范圍是與此應(yīng)用相關(guān)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(jiǎn)單的方法來(lái)幫助您根據(jù)特定應(yīng)用選擇高壓探頭。打開(kāi)高壓探頭選擇指南，回答三個(gè)基本問(wèn)題，將獲得對(duì)于高壓探頭的推薦，并附上我們選擇背后的理由。
選擇指南使用簡(jiǎn)單的顏色編碼方案對(duì)每個(gè)探頭的適用性進(jìn)行評(píng)級(jí)：
? 黑色：絕對(duì)不能將探頭用于此應(yīng)用，因?yàn)榭赡軙?huì)損壞探頭、示波器或被測(cè)設(shè)備 (DUT)，或?qū)Σ僮鲉T造成傷害。
? 紅色：此應(yīng)用中使用探頭可能是安全的，但它可能無(wú)法提供良好的測(cè)量結(jié)果。
? 黃色：在此應(yīng)用中，探頭的性能存在一些折衷，但一些用戶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些探頭對(duì)他們來(lái)說(shuō)是合適的。
? 綠色：這是完美的探頭，它的使用幾乎沒(méi)有問(wèn)題，并且針對(duì)此應(yīng)用在價(jià)格和性能方面進(jìn)行了優(yōu)化。有時(shí)，它可能是唯一安全的選擇。
讓我們來(lái)看看如何使用高壓探頭選擇指南，來(lái)選擇合適的探頭測(cè)試使用 260 V DC 總線的功率半導(dǎo)體。
選擇正確高壓示波器探頭實(shí)例
要測(cè)試的電路是一個(gè)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用四個(gè)寬禁帶（在本例中為 GaN）金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)。需要測(cè)量的是確定 MOSFET 的開(kāi)關(guān)損耗。有兩個(gè)下側(cè)MOSFET 和兩個(gè)上測(cè)MOSFET，如下圖所示。
根據(jù)以上信息：
? 直流母線電壓選擇為 170 – 1000 Vdc
? 半導(dǎo)體器件材料選擇是寬禁帶（SiC 或 GaN）
? 應(yīng)用選擇是功率半導(dǎo)體測(cè)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。
01
考慮不同應(yīng)用對(duì)高壓示波器探頭的要求
結(jié)果顯示在一個(gè)矩陣中，顯示了所考慮的應(yīng)用的子類別以及每個(gè)應(yīng)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(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)損耗測(cè)量的最佳探測(cè)選項(xiàng)（綠色）。
DL-ISO 是一種新型探頭，專為測(cè)量浮在高壓直流總線上的小信號(hào)而設(shè)計(jì)，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(tǒng)設(shè)計(jì)的高質(zhì)量高壓差分探頭，選擇指南指示該探頭可能可用（黃色）。
每個(gè)選項(xiàng)附帶的注釋提供了結(jié)果的簡(jiǎn)要原因，在標(biāo)有字母“i”的按鈕后面提供了更多信息。