泰克示波器配套P5100高压探头是如何测试二极管故障电压的

使用通用示波器进行高压测量并不复杂或深奥，但需要使用与日常逻辑和低功耗模拟电路测试不同的工具和方法。高压测量对于测试开关电源、电机控制器、配电系统等非常重要。本应用说明讨论了泰克TDS220数字实时示波器和配套的P5100高压探头，并解释了它们在Robicon电机驱动控制逻辑板上测试二极管击穿电压的用途。

为高压测量选择合适的探头

为了便于讨论，“高电压”是指超过配备10X无源探头的传统DSO正常范围的任何电压。对于TDS220，使用标准P6112探头时，最大输入电压为300 V有效值或424 VDC+峰值AC。

大多数测量要求观察信号完全定位在示波器分划的八个垂直区域内。超过这一水平的信号必须衰减，以适应分划区域。P5100高压无源探头是该任务的理想解决方案。它的100X衰减将TDS 220的有效射程提高到2500V.该P5100是安全接地参考高电压测量的工具的选择。它通过了UL3111-1和IEC1010认证，电压最高可达2500V(直流+交流峰值)。P5100的高带宽(高达250MHz)确保瞬变和快速信号边缘将被完整捕获。

此外，P5100还提供了功率测量所需的坚固的物理结构。其特殊的可伸缩钩尖可在直径达6.5mm的测试点上提供正连接。

被测单元

Robicon,Inc.是空调系统、油田泵送设备等大功率交流电机的传统和谐波驱动器的领先制造商。一个系统可以由许多模块化的功率单元组成。每一个都必须通过严格的制造质量测试，以确保不仅客户满意，而且客户安全

电池使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)器件向负载供电。这些IGBT由集成到单元的逻辑电路板控制，该电路板上的数字IC由来自系统变压器次级电压的低压电源供电。从线路输入电平到逻辑板所需的±15VDC电平的转换由本地调节器处理。图1描述了体系结构。

稳压器中高压二极管的完整性是至关重要的。其击穿电压额定值不低于600V(反向电压)，在电路中遇到的标称460VDC水平之上提供充足的余量。制造测试的目的是确保二极管能够承受系统接通时的瞬时电压和浪涌电流。在加电期间，当电源电容器充电时，大电流流过二极管。如果二极管故障，电容器，可能还有逻辑电路，将收到破坏性的电压。

图2显示了在涌流周期中二极管两端的波形。负向尖峰是由电容器的充电电流的大量启动负载引起的。

图1,Robicon细胞结构的简化图

图2所示,典型的浪涌波形

P5100的衰减(100X)使波形振幅保持在刻度线的限制范围内。请注意，一旦从示波器的菜单中选择了探头类型，它就会相应地调整其读数。因此，作用域的1V/Div设置变为100V/Div。游标也能识别缩放。典型的制造测试将光标设置在规格的限值上(TDS220存储这样的设置，以便即时调用)。如果波形落在游标之间，则UUT通过测试。如果需要量化读数，操作员可以将光标与波形峰值对齐，并对光标之间的测量电压进行“Delta”读数。结果显示在波形窗口的右侧。

关于浮动测量的几句话

许多电源电路没有为无源探头接地引线提供适当的接地点。例如，当上述电路被安装到诸如Robicon的Perfect Harmony电机驱动系统中时，二极管的阴极被连接到一个公共点，而不是接地点。它的电位可能是几百甚至几千伏。这就是所谓的“浮置”电路，在这种情况下，带有无源单端探头的线供电示波器无法提供安全的方法来测量二极管两端的电压。

这个问题有两个安全的解决方案。线路供电的示波器可以配备一个隔离差动探头，如泰克P5200高压差动探头，两条导线都不固定在大地上。探头测量两个端子之间的电压差，忽略两个端子共同的偏移电压。

第二种选择是完全隔离的、电池供电的示波器，如Tektronix THS 720P手持式示波器。同样，两个探头的导线都没有固定在地面上，仪器本身也没有接地。

审核编辑 黄宇