MOS管測試中探頭的選擇

 收到客戶咨詢在開關電源測試時如何使用探頭的問題，主要集中在探頭參數的解讀、不同電壓探頭測試MOS管Vds的尖峰電壓會有不同的測試結果等等，本文就這些實測問題進行解答。

   差分探頭700924測量MOS管Vds，雖然開關波形頻率只有幾十KHz，但尖峰部分的震蕩頻率超過10MHz，客戶查看了我們產品規格書中Input voltage derating 圖表。

   雖然700924規格是1400V，但隨著測試信號頻率的增加到1MHz后，大輸入電壓衰減急劇下降，接近10MHz后下降接近到100V。因此客戶就懷疑我們的差分探頭能否測量此類的開關波形。

   先探頭規格書中大輸入電壓-頻率的圖標，表示的并不是探頭的耐壓——探頭由于容性阻抗的原因，隨著輸入信號頻率的增加，流過電容及電阻的電流增加，超過器件的額定功率，導致器件的故障，因此該參數并不是部件耐壓，而是器件的額定功率。

    那么700924的耐壓參數是多少呢，規格書上有一段話“2000 VACrms (between input terminal and BNC-ground), for 5minutes" ，可以理解為2000V交流有效值可以耐5分鐘。

    解讀了參數，我們回到先的問題，對于Vds的過沖部分震蕩1000V峰@1MHz，700924能否正常測量呢，個人理解測試這個峰值電壓是沒有問題的，雖然根據圖表10MHz以上，大輸入電壓會衰減到100V，但由于這個峰值電壓的震蕩時間非常短（ns或us），而且不是持續高頻電壓，應該不會對器件造成故障，也沒有超出探頭的耐壓。

    工程師測試MOS管Vds波形的電壓過沖（如下圖）發現一個現象。當使用無源探頭（使用隔離變壓器）與使用700924的差分探頭，電壓過沖的峰值相差幾十V，他們無法判斷哪一種探頭測試值更可靠。

    回答這個問題前，首先我們要否定測試Vds這種浮地信號使用無源探頭+隔離變壓器的方式，即使使用了隔離變壓器，隔離了直接接入市電，但示波器本體也是沒有接地，這種方式與將示波器電源3pin接插2pin本質上沒有區別，因此這種方式無論從安全性和測試效果上都沒有保障。

    假設不考慮安全性的前提下，兩種探頭測試同一個Vds 哪一個結果可靠呢，首先來看一下差分探頭的電路簡圖。

    差分探頭接地時有數MΩ～數十MΩ的電阻。未經絕緣、低電容、高頻下依舊具有高阻抗，而無源探頭高頻下的阻抗急劇衰減，1MHz以上阻抗衰減到100歐姆以下，此時更大的電流會流過探頭引起壓降。因此高頻電路的測量理想的還是使用差分探頭。

    綜合以上的說明，無論從安全性、規范性還是高頻測量特性來講，使用高壓差分探頭測試MOS管Vds過沖更有效，也更可靠。