光隔离探头常见误区:差模电压和共模电压的区别

更新时间:2023-11-15      点击次数:300

光隔离探头主要用于开关电源、逆变器、充电桩、变频器、电机驱动等由功率半导体组成的高压高频电路的测试,尤其是宽禁带半导体器件,包括氮化镓、碳化硅器件组成的半/全桥电路的测试。

  为什么这些领域要用到光隔离探头呢?

麦科信SigOFIT光隔离探头

图:麦科信SigOFIT光隔离探头


这些领域有一个共同的特点就是高压摆率(dv/dt)。传统测试高压电路一般用高压差分探头来完成,但是高压差分探头的共模抑制比、隔离电压、信噪比、带宽及带宽平坦度、抗干扰能力等方面都明显不足。功率半导体器件一直在向高耐压、低导通电阻、低开关损耗方面发展;从最终电路性能方面来说,就是电压越来越高,开关导通和关断时间越来越短,通过电流越来越大。


功率半导体器件发展方向

图:功率半导体器件发展方向


高压差分探头基本无法胜任这样的测试工作,而 光隔离探头的优异性能弥补了高压差分探头的短板。

  但是无论采用高压差分探头测试还是光隔离探头测试,有部分工程师在测试方面存在一些误区,比如差模电压和共模电压之间的关系。

  差模电压与共模电压

  有工程师以为,光隔离探头可以承受几万伏的共模电压,所以能测几万伏的差模电压。共模电压:共模电压是相对探头来说的;这个电压一般以大地为参考,探头的正负输入端同时被浮空于大地的电压就是共模电压,探头所标示的共模电压大小,就是探头的最大隔离电压。一般为了安全起见,探头的隔离电压必须大于被测电路的最高电压,以保护人身和设备的安全。探头允许的共模电压是越大越好。差模电压:差模电压就是探头需要测试的信号电压。


共模电压和差模电压的区别


图:共模与差模



高压差分探头允许的最大差模输入电压就是差分探头的最大共模电压,一般从几百伏到几千伏,这和高压差分探头的电路原理有关。在有些场合,高压差分探头的共模电压和差模电压是相互矛盾的,工程师希望更大的共模电压来保证安全,同时希望高压差分探头在测试不同大小的差模信号时保持较高的信噪比,但是高压差分探头的硬件分压比是无法改变的,所以在差模信号幅度较低时信噪比也同步降低。光隔离探头由于是光电隔离的,共模电压可以高达几万伏,差模电压可以用不同的衰减器来适配,从毫伏级到几千伏,都可以有很高的信噪比。

  总结:

  1.共模电压≠差模电压,具有很高的共模电压是光隔离探头的天生优势;

  2.通过更换不同衰减比的衰减器灵活适配差模电压,以保持更高的信噪比,这是探头厂商赋予 光隔离探头的后天优势。






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