如何選擇合適的力科高壓示波器探頭-云帆興燁
三大基本問題
當(dāng)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(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(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自驅(qū)動器/逆變器電路的脈寬調(diào)制 (PWM) 信號的幅度。
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，每種材料對開關(guān)信號的上升時間都有其獨(dú)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(qū)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(yīng)用？
高壓示波器探頭選擇指南會詢問您的測量應(yīng)用，提供功率半導(dǎo)體測試、浮地傳感器或系統(tǒng)輸入/輸出測量選項。這種高級分類決定了許多探頭指標(biāo)的相對重要性，包括電壓范圍、帶寬、衰減和隔離。
功率半導(dǎo)體測試是指對單個功率器件進(jìn)行的測量。這包括捕獲 MOSFET/IGBT 柵極驅(qū)動信號和輸出信號，然后對其進(jìn)行分析。分析包括死區(qū)時間驗證和開關(guān)損耗測量。根據(jù)測試的半導(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。
浮地傳感器測量包括探測串聯(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(tǒng)輸入/輸出測量包括線路側(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 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
力科提供了這種簡單的方法來幫助您根據(jù)特定應(yīng)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。
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(jìn)行評級：
? 黑色：絕對不能將探頭用于此應(yīng)用，因為可能會損壞探頭、示波器或被測設(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，但它可能無法提供良好的測量結(jié)果。
? 黃色：在此應(yīng)用中，探頭的性能存在一些折衷，但一些用戶可能會發(fā)現(xiàn)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(yīng)用在價格和性能方面進(jìn)行了優(yōu)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(dǎo)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用四個寬禁帶（在本例中為 GaN）金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)。需要測量的是確定 MOSFET 的開關(guān)損耗。有兩個下側(cè)MOSFET 和兩個上測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)用對高壓示波器探頭的要求
結(jié)果顯示在一個矩陣中，顯示了所考慮的應(yīng)用的子類別以及每個應(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)動和開關(guān)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(shè)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(tǒng)設(shè)計的高質(zhì)量高壓差分探頭，選擇指南指示該探頭可能可用（黃色）。
每個選項附帶的注釋提供了結(jié)果的簡要原因，在標(biāo)有字母“i”的按鈕后面提供了更多信息。