不要用無源單端探頭測試高壓信號

PRBTEK

示波器標配的高阻無源探頭在其規格范圍內是堅固耐用的可靠測探頭，但并非適用于所有應用。在測量開關功率器件或其他高壓系統時，更是特別需要謹慎選擇無源單端探頭，這些應用需要的探頭既要具有高輸入電壓等級，又要與作為參考電壓的地隔離。高阻無源探頭通常具有約500 V的最大輸入電壓，并且以地為參考基準，這意味著探頭的一側通過示波器連接到大地。如果要測量電源或逆變器的單相120 V輸入，則在將探頭地線連接到電源零線時，請務必小心，因為電源零線可能并不總是接地的。

使用不以地為參考的差分探頭消除了這種擔憂。如果要測量三相相電壓，也會有類似的問題。進行相電壓測量時，必須考慮到會有不平衡負載時零線可能未接地的情況，因此使用單端無源探頭進行測量可能會出現問題。對于以地為參考基準的單端探頭，是明確無法測量線電壓的，這些線電壓的測量需要高壓差分探頭，以防止將一相接地短路。對于下圖中簡單的120 V輸入開關電源，該電源對由電源軌產生的輸入電壓進行整流，該電源軌處于AC主電源的峰值電壓處，即+170 V和-170V，峰峰值電壓340 V。

電壓幅度在單端無源探頭的測量范圍內，但主電路未接地，它們使用負軌（-170 V）作為參考。將無源探頭接地夾連接到該線上可能會導致相當嚴重的短路，這種短路可能會導致示波器上的輸入整流器和保護電路損壞。有些人試圖通過“浮動示波器”來解決這個問題，這意味著他們切斷了示波器電源線上的地線�，F在，將探頭的接地線連接到參考點不會造成短路。但是示波器的外殼是連接到-170 V的。這會導致很大的安全風險，請不要在家庭或者工作中嘗試此方法。測量電源系統時，更好的解決方案是將示波器保持接地，并使用高壓差分探頭，例如HVD3000系列之一。HVD3000探頭涵蓋了從120/240 V開關電源到600 V級和5 kV級電氣設備的整個應用范圍。每種型號均具有最佳的增益精度，最寬的差分輸入電壓范圍和偏置電壓范圍以及出色的共模抑制比（CMRR）。單端無源探頭要考慮的另一個問題是這些探頭可以處理的最大電壓的頻率滾降。并非所有功率器件都在低頻下運行，有些轉換器（如DC-DC轉換器）在高達1 MHz或更高的開關頻率下工作。

下圖顯示了500 Vrms單端無源探頭的電壓與頻率的滾降曲線，使用該探頭測量開關頻率大于200 kHz的信號時，需要降低探頭可以承受的最大電壓。如果測量的頻率為1 MHz，則最大允許輸入電壓降至190V。HV3102A，HVD3106A和新型HVD3220等高壓差分探頭具有相似的頻率滾降特性，但它們的起始最大電壓更高，為1 kV或2 kV，為達到1 MHz降頻斷點留出了更多的余量。

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