英飞凌干货：测量IGBT开关特性对电压探头有哪些要求？

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电力电子领域里，测量电压无处不在。对于IGBT的开关情况而言，电压幅值大，随时间变化率快是其主要特点。那么这时要如何选择合适的电压探头呢？哪些参数是需要注意的呢？

最大电压限值

这是电压探头所能测量的最大电压。被测的IGBT最大母线电压VDC不能大于探头的最大有效值。超过的话不仅会损坏探头本身，还会导致IGBT损毁。这个数值一般会在电压探头上直接标出。但值得注意的一点是，有些高压差分探头标称的是差分输入端的最高电压，有的则是单路输入对地的最大电压，两者的值可能不一样，如图1所示。例如，当需要测量一个对地是3000V直流母线的系统时就要选择右边的探头，因为左边的对地电压只有2500V。

高压差分探头的最大电压标称

量程精度

电压探头往往有很多衰减比可供选择，如1/10，1/20，1/50，1/100，1/1000等等，选择的原则是能选1/10的就不要用1/100的。这主要是精度的优化。比如当测量一个100V的电压时，若用1/10档则送入示波器的信号为10V。而若是用1/1000档则送入示波器的信号只有0.1V。后者经过示波器处理所显示出的数值准确度会比前者要差。对于IGBT开关特性测量而言，特别是门极信号的测量，一定要用衰减比小的那档（差分探头往往有两个或者两个以上的档位供选择）。

探头测量带宽

探头的带宽是指导致探头响应输出幅度下降到70.7%(-3dB)的频率。探头的带宽或上升时间要等于或优于示波器的带宽。由于IGBT器件工作在开关状态，每一次的开关过程都伴随着快速变化的dv/dt。而信号的上升时间和对应的带宽的公式为BW=350/tr，其中BW的单位是MHz，tr是被测信号10%~90%的变化时间，单位是ns。比如说IGBT的母线电压是600V，dv/dt是3000V/μs，那么这个VCE的上升时间tr就是160ns，需要的带宽理论上要2.2MHz。一般高压差分探头标称100MHz，但其实是指在小电压值测量下可达到的最高带宽。当进行几百伏的电压测量时带宽是会变小的，如图3所示。当测到600V的电压时，探头实际的单宽能力其实只有2M都不到，无法准确地进行上诉例子的动态电压测量。所以，不仅要选择具有一定带宽的电压探头，还要考虑它在高压测量时的带宽衰减。无源单端探头的带宽往往比差分探头高不少，各个品牌型号的探头也千差万别，因此在为测量IGBT开关特性而挑选电压探头时，一定要根据被测的IGBT电压值以及dv/dt的最大值。

高压差分探头的电压带宽曲线