使用數字示波器探測電壓波形和電流波形
數字示波器是數據采集,A/D轉換,軟件編程等一系列的技術制造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單,能提供給用戶多種選擇,多種分析功能。
在使用數字示波器進行電源測量時,必須測量設備中的電壓及電流。這一任務要求使用兩只不同的探頭:一只電壓探頭(通常是高壓差分探頭),一只電流探頭。顯示了開關式電源(SMPS)中的典型測量方案。在范圍在幾kHz到幾MHz的時鐘驅動下,金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)控制著電流。
測量經過MOSFET的電流相對簡單,可以使用許多不同的泰克霍爾效應電流探頭完成,如TCP0030。而測量電壓則會面臨更多的問題。MOSFET沒有連接到交流電源接地或電路輸出接地上。因此,不可能使用示波器進行接地參考電壓測量,因為把探頭的地線連接到任何MOSFET端子上都會使通過示波器接地的電路短路。
進行差分測量是測量MOSFET電壓的佳方式。在差分測量中,可以測量漏極到源極電壓(VDS),即MOSFET漏極和源極端子中的電壓。VDS可以位于幾十伏到幾百伏電壓的頂部,具體視電源的范圍而定。
可以通過多種方法測量VDS:
浮動示波器的機箱接地。絕對不要采用這種方式,因為這種非常不安全,會給用戶、被測設備和示波器帶來危險。
使用傳統無源單端探頭,把地線相互連接起來,使用示波器的通道匹配功能。這種測量方式稱為準差分測量。但是,無源探頭與示波器的放大器結合使用時,不能提供充分阻塞任何共模電壓的共模抑制比(CMRR)。盡管用戶可能很想使用這種方法,因為可以使用已有的探頭,但它并不能準確地測量電壓。
使用商用探頭隔離器,隔離示波器的機箱接地。探頭的地線不再位于接地電位,可以把探頭直接連接到測試點上。探頭隔離器是一種有效的解決方案,但它成本高,通常是差分探頭的2~5倍。
使用真正差分探頭。高壓差分探頭(如泰克P5205)可以準確安全地測量VDS。
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