泰克示波器配套P5100高壓探頭是如何測(cè)試二極管故障電壓的

使用通用示波器進(jìn)行高壓測(cè)量并不復(fù)雜或深?yuàn)W，但需要使用與日常邏輯和低功耗模擬電路測(cè)試不同的工具和方法。高壓測(cè)量對(duì)于測(cè)試開關(guān)電源、電機(jī)控制器、配電系統(tǒng)等非常重要。本應(yīng)用說(shuō)明討論了泰克TDS220數(shù)字實(shí)時(shí)示波器和配套的P5100高壓探頭，并解釋了它們?cè)赗obicon電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制邏輯板上測(cè)試二極管擊穿電壓的用途。

為高壓測(cè)量選擇合適的探頭

為了便于討論，“高電壓”是指超過(guò)配備10X無(wú)源探頭的傳統(tǒng)DSO正常范圍的任何電壓。對(duì)于TDS220，使用標(biāo)準(zhǔn)P6112探頭時(shí)，最大輸入電壓為300 V有效值或424 VDC+峰值AC。

大多數(shù)測(cè)量要求觀察信號(hào)完全定位在示波器分劃的八個(gè)垂直區(qū)域內(nèi)。超過(guò)這一水平的信號(hào)必須衰減，以適應(yīng)分劃區(qū)域。P5100高壓無(wú)源探頭是該任務(wù)的理想解決方案。它的100X衰減將TDS 220的有效射程提高到2500V.該P(yáng)5100是安全接地參考高電壓測(cè)量的工具的選擇。它通過(guò)了UL3111-1和IEC1010認(rèn)證，電壓最高可達(dá)2500V(直流+交流峰值)。P5100的高帶寬(高達(dá)250MHz)確保瞬變和快速信號(hào)邊緣將被完整捕獲。

此外，P5100還提供了功率測(cè)量所需的堅(jiān)固的物理結(jié)構(gòu)。其特殊的可伸縮鉤尖可在直徑達(dá)6.5mm的測(cè)試點(diǎn)上提供正連接。

被測(cè)單元

Robicon,Inc.是空調(diào)系統(tǒng)、油田泵送設(shè)備等大功率交流電機(jī)的傳統(tǒng)和諧波驅(qū)動(dòng)器的領(lǐng)先制造商。一個(gè)系統(tǒng)可以由許多模塊化的功率單元組成。每一個(gè)都必須通過(guò)嚴(yán)格的制造質(zhì)量測(cè)試，以確保不僅客戶滿意，而且客戶安全

電池使用IGBT(絕緣柵雙極晶體管)器件向負(fù)載供電。這些IGBT由集成到單元的邏輯電路板控制，該電路板上的數(shù)字IC由來(lái)自系統(tǒng)變壓器次級(jí)電壓的低壓電源供電。從線路輸入電平到邏輯板所需的±15VDC電平的轉(zhuǎn)換由本地調(diào)節(jié)器處理。圖1描述了體系結(jié)構(gòu)。

穩(wěn)壓器中高壓二極管的完整性是至關(guān)重要的。其擊穿電壓額定值不低于600V(反向電壓)，在電路中遇到的標(biāo)稱460VDC水平之上提供充足的余量。制造測(cè)試的目的是確保二極管能夠承受系統(tǒng)接通時(shí)的瞬時(shí)電壓和浪涌電流。在加電期間，當(dāng)電源電容器充電時(shí)，大電流流過(guò)二極管。如果二極管故障，電容器，可能還有邏輯電路，將收到破壞性的電壓。

圖2顯示了在涌流周期中二極管兩端的波形。負(fù)向尖峰是由電容器的充電電流的大量啟動(dòng)負(fù)載引起的。

圖1,Robicon細(xì)胞結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖

圖2所示,典型的浪涌波形

P5100的衰減(100X)使波形振幅保持在刻度線的限制范圍內(nèi)。請(qǐng)注意，一旦從示波器的菜單中選擇了探頭類型，它就會(huì)相應(yīng)地調(diào)整其讀數(shù)。因此，作用域的1V/Div設(shè)置變?yōu)?00V/Div。游標(biāo)也能識(shí)別縮放。典型的制造測(cè)試將光標(biāo)設(shè)置在規(guī)格的限值上(TDS220存儲(chǔ)這樣的設(shè)置，以便即時(shí)調(diào)用)。如果波形落在游標(biāo)之間，則UUT通過(guò)測(cè)試。如果需要量化讀數(shù)，操作員可以將光標(biāo)與波形峰值對(duì)齊，并對(duì)光標(biāo)之間的測(cè)量電壓進(jìn)行“Delta”讀數(shù)。結(jié)果顯示在波形窗口的右側(cè)。

關(guān)于浮動(dòng)測(cè)量的幾句話

許多電源電路沒(méi)有為無(wú)源探頭接地引線提供適當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)。例如，當(dāng)上述電路被安裝到諸如Robicon的Perfect Harmony電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中時(shí)，二極管的陰極被連接到一個(gè)公共點(diǎn)，而不是接地點(diǎn)。它的電位可能是幾百甚至幾千伏。這就是所謂的“浮置”電路，在這種情況下，帶有無(wú)源單端探頭的線供電示波器無(wú)法提供安全的方法來(lái)測(cè)量二極管兩端的電壓。

這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)安全的解決方案。線路供電的示波器可以配備一個(gè)隔離差動(dòng)探頭，如泰克P5200高壓差動(dòng)探頭，兩條導(dǎo)線都不固定在大地上。探頭測(cè)量?jī)蓚€(gè)端子之間的電壓差，忽略兩個(gè)端子共同的偏移電壓。

第二種選擇是完全隔離的、電池供電的示波器，如Tektronix THS 720P手持式示波器。同樣，兩個(gè)探頭的導(dǎo)線都沒(méi)有固定在地面上，儀器本身也沒(méi)有接地。

審核編輯 黃宇