无源单端探头是否可以测试高压信号

示波器标配的高阻无源探头在其规格范围内是坚固耐用的可靠测探头，但并非适用于所有应用。在测量开关功率器件或其他高压系统时，更是特别需要谨慎选择无源单端探头，这些应用需要的探头既要具有高输入电压等级，又要与作为参考电压的地隔离。高阻无源探头通常具有约500 V的最大输入电压，并且以地为参考基准，这意味着探头的一侧通过示波器连接到大地。如果要测量电源或逆变器的单相120 V输入，则在将探头地线连接到电源零线时，请务必小心，因为电源零线可能并不总是接地的。

使用不以地为参考的差分探头消除了这种担忧。如果要测量三相相电压，也会有类似的问题。进行相电压测量时，必须考虑到会有不平衡负载时零线可能未接地的情况，因此使用单端无源探头进行测量可能会出现问题。对于以地为参考基准的单端探头，是明确无法测量线电压的，这些线电压的测量需要高压差分探头，以防止将一相接地短路。对于下图中简单的120 V输入开关电源，该电源对由电源轨产生的输入电压进行整流，该电源轨处于AC主电源的峰值电压处，即+170 V和-170V，峰峰值电压340 V。

电压幅度在单端无源探头的测量范围内，但主电路未接地，它们使用负轨(-170 V)作为参考。将无源探头接地夹连接到该线上可能会导致相当严重的短路，这种短路可能会导致示波器上的输入整流器和保护电路损坏。有些人试图通过“浮动示波器”来解决这个问题，这意味着他们切断了示波器电源线上的地线。现在，将探头的接地线连接到参考点不会造成短路。但是示波器的外壳是连接到-170 V的。这会导致很大的安全风险，请不要在家庭或者工作中尝试此方法。测量电源系统时，更好的解决方案是将示波器保持接地，并使用高压差分探头，例如HVD3000系列之一。HVD3000探头涵盖了从120/240 V开关电源到600 V级和5 kV级电气设备的整个应用范围。每种型号均具有最佳的增益精度，最宽的差分输入电压范围和偏置电压范围以及出色的共模抑制比(CMRR)。单端无源探头要考虑的另一个问题是这些探头可以处理的最大电压的频率滚降。并非所有功率器件都在低频下运行，有些转换器(如DC-DC转换器)在高达1 MHz或更高的开关频率下工作。

下图显示了500 Vrms单端无源探头的电压与频率的滚降曲线，使用该探头测量开关频率大于200 kHz的信号时，需要降低探头可以承受的最大电压。如果测量的频率为1 MHz，则最大允许输入电压降至190V。HV3102A，HVD3106A和新型HVD3220等高压差分探头具有相似的频率滚降特性，但它们的起始最大电压更高，为1 kV或2 kV，为达到1 MHz降频断点留出了更多的余量。

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审核编辑：汤梓红