如何在 5 分鐘內選擇最佳的高壓示波器探頭
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| 圖 1：高壓探頭選擇指南 根據您對三個簡單問題的回答，對探頭選擇進行顏色編碼更好或更差。 按兩下任何圖像以放大。 |
使用示波器探測高壓 （HV） 電路進行分析提出了獨特的挑戰，因為可能會造成傷害或設備損壞，以及對高壓半導體所用材料的需求。
高壓浮動測量非常危險且難以進行。
傳統的無源探頭不是答案，但可以選擇隔離式和高壓差分探頭。
然而，在這些類別中有許多可能的選擇，您如何確定哪種是最適合您應用的高壓示波器探頭？
Teledyne LeCroy 提供了這種新的、簡單的方法來説明您根據您的特定應用選擇高壓示波器探頭 - 高壓探頭選擇指南 - 可在 Teledyne LeCroy 網站上找到：teledynelecroy.com/powerprobes
三個最基本的問題
當您轉到高壓探頭選擇指南時，您將被問到三個基本問題，這些問題決定了給定應用中任何探頭的正確或錯誤。
什麼是直流母線電壓？
直流母線電壓將決定測量中使用的探頭所需的最大額定電壓。
對於交流線路信號，這是交流線路的峰峰值電壓。在開關模式功率器件中，總線電壓通常是全波整流峰值電壓交流線路或來自驅動器/逆變器電路的脈寬調製（PWM）信號的幅度。
什麼是半導體器件材料？
矽 （Si）、碳化矽 （SiC） 和氮化鎵 （GaN） 都是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：
- 矽器件通常無法更快地處理 10 ns 的上升時間
- SiC 元件的上升時間為 3 至 5 ns 或更慢
- GaN 器件的上升時間約為 1 至 3 ns
電壓擺幅越大，上升時間越慢，有助於控制EMI。
為了測量快速上升時間以及一些諧波，探頭需要有足夠的頻寬。
例如，要測量GaN器件上的柵極驅動信號，所需的探頭頻寬可能接近1 GHz，而要測量同一GaN器件上的輸出信號，所需的頻寬可能為700 MHz甚至低至350 MHz。
有哪些應用？
高壓探頭選擇指南詢問了預期的測量應用，提供了功率半導體測試、浮動感測器或系統輸入/輸出測量的選擇。這種高級分類決定了許多可能的探頭規格的相對重要性，包括電壓範圍、頻寬、衰減和隔離。
功率半導體測試是指在單個設備上進行的測量。
這包括捕獲MOSFET/IGBT柵極驅動和輸出信號，然後對其進行分析。
分析包括死區時間驗證和開關損耗測量。根據被測半導體器件的不同，理想的探頭特性可能包括寬電壓範圍、偏移能力、非常好的CMRR和更高的頻寬。
浮動感測器測量包括探測串聯或分流電阻器、電流或溫度感測器或分立元件。
這種類型的應用通常決定了探頭的隔離要求，因為所涉及的信號通常很小，電壓偏移很大。
系統輸入/輸出測量包括線路側交流電壓、DC/DC 轉換器高壓或低壓輸入或輸出、直流母線或鏈路以及逆變器驅動 PWM 輸出。
寬電壓範圍和共模是與該應用探頭相關的典型特徵。
使用高壓探頭選擇指南
打開高壓探頭選擇指南，回答三個基本問題，您將獲得高壓探頭的推薦，並附有我們選擇原因的說明。
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：探頭絕對不應用於此應用，因為可能會損壞探頭、示波器或被測設備 （DUT），或者可能會對操作員造成傷害。
紅： 探頭可以安全地用於此應用，但它可能無法提供良好的測量結果。
黃色：在此應用程式中，探頭的性能存在一些妥協，儘管某些使用者可能會發現探頭對他們來說工作正常。
綠： 這是完美的探頭。它的使用幾乎沒有問題，並且它已經針對應用程式優化了價格和性能。有時，它可能是唯一安全的選擇。
代碼的主要原因顯示在螢幕上，更多資訊在“i”按鈕後面。
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| 圖2.用於測量 260 Vdc GaN 晶體管的高壓探頭選擇。 |
圖2顯示了探測260 Vdc GaN晶體管的選擇：
- 單端無源探頭（黑色）絕對不應用於該設備的任何測量，因為由於信號的浮動性質，它會造成安全隱患。
- 高壓差分探頭（黃色）可以謹慎使用，但由於電路負載，可能會有性能權衡，並且它可能沒有足夠的頻寬來存儲更高速的GaN信號。
- 最佳選擇（綠色）是單端光纖隔離探頭DL-ISO，因為只有它具有GaN器件測量所需的隔離，CMRR和頻寬。
在以後的文章中，我們將在討論GaN功率半導體測量的探測要求時，討論這種選擇背後的更多原因。
選擇最佳的高壓探頭有很多考慮因素。Teledyne LeCroy網站上的高壓探頭選擇指南是為您的應用選擇最佳高壓探頭的起點。
根據您的需求，它為任何Teledyne LeCroy高壓探頭產品提供了有用的文檔建議。
