測量IGBT開(kāi)關(guān)特性對電壓探頭有哪些要求？

電力電子領(lǐng)域里，測量電壓無(wú)處不在。對于IGBT的開(kāi)關(guān)情況而言，電壓幅值大，隨時(shí)間變化率快是其主要特點(diǎn)。那么這時(shí)要如何選擇合適的電壓探頭呢？哪些參數是需要注意的呢？

• 最大電壓限值

這是電壓探頭所能測量的最大電壓。被測的IGBT最大母線(xiàn)電壓VDC不能大于探頭的最大有效值。超過(guò)的話(huà)不僅會(huì )損壞探頭本身，還會(huì )導致IGBT損毀。這個(gè)數值一般會(huì )在電壓探頭上直接標出。但值得注意的一點(diǎn)是，有些高壓差分探頭標稱(chēng)的是差分輸入端的最高電壓，有的則是單路輸入對地的最大電壓，兩者的值可能不一樣，如圖1所示。例如，當需要測量一個(gè)對地是3000V直流母線(xiàn)的系統時(shí)就要選擇右邊的探頭，因為左邊的對地電壓只有2500V。

• 量程精度

電壓探頭往往有很多衰減比可供選擇，如1/10，1/20，1/50，1/100，1/1000等等，選擇的原則是能選1/10的就不要用1/100的。這主要是精度的優(yōu)化。比如當測量一個(gè)100V的電壓時(shí)，若用1/10檔則送入示波器的信號為10V。而若是用1/1000檔則送入示波器的信號只有0.1V。后者經(jīng)過(guò)示波器處理所顯示出的數值準確度會(huì )比前者要差。對于IGBT開(kāi)關(guān)特性測量而言，特別是門(mén)極信號的測量，一定要用衰減比小的那檔（差分探頭往往有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的檔位供選擇）。（英飛凌igbt廠(chǎng)家）

• 探頭測量帶寬

探頭的帶寬是指導致探頭響應輸出幅度下降到70.7%(-3dB)的頻率。探頭的帶寬或上升時(shí)間要等于或優(yōu)于示波器的帶寬。由于IGBT器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，每一次的開(kāi)關(guān)過(guò)程都伴隨著(zhù)快速變化的dv/dt。而信號的上升時(shí)間和對應的帶寬的公式為BW=350/tr，其中BW的單位是MHz，tr是被測信號10%~90%的變化時(shí)間，單位是ns。比如說(shuō)IGBT的母線(xiàn)電壓是600V，dv/dt是3000V/μs，那么這個(gè)VCE的上升時(shí)間tr就是160ns，需要的帶寬理論上要2.2MHz。一般高壓差分探頭標稱(chēng)100MHz，但其實(shí)是指在小電壓值測量下可達到的最高帶寬。當進(jìn)行幾百伏的電壓測量時(shí)帶寬是會(huì )變小的，如圖3所示。當測到600V的電壓時(shí)，探頭實(shí)際的單寬能力其實(shí)只有2M都不到，無(wú)法準確地進(jìn)行上訴例子的動(dòng)態(tài)電壓測量。所以，不僅要選擇具有一定帶寬的電壓探頭，還要考慮它在高壓測量時(shí)的帶寬衰減。無(wú)源單端探頭的帶寬往往比差分探頭高不少，各個(gè)品牌型號的探頭也千差萬(wàn)別，因此在為測量IGBT開(kāi)關(guān)特性而挑選電壓探頭時(shí)，一定要根據被測的IGBT電壓值以及dv/dt的最大值。