開關(guān)電源的測(cè)量中安全性解決方案

　　大多數(shù)示波器的”信號(hào)公共線”終端與保護(hù)性接地系統(tǒng)相連接，通常稱之為“接地”。這樣做的結(jié)果是：所有施加到示波器上，以及由示波器提供的信號(hào)都具有一個(gè)公共的連接點(diǎn)。該公用連接點(diǎn)通常是示波器機(jī)殼，通過使交流電源設(shè)備電源線中的第三根導(dǎo)線接地線，并將探頭地線連到一個(gè)測(cè)試點(diǎn)上。這是一種不安全的測(cè)量行為。此行為會(huì)將儀器底盤(不再接地)的電壓提高為與探頭地線相連的測(cè)試點(diǎn)電壓相同。觸摸儀器的用戶就會(huì)成為接地的最短路徑。圖2(b)說(shuō)明了這種危險(xiǎn)的情況。

圖2b 示波器底盤上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的浮動(dòng)測(cè)量

　　圖2b中的V1是高于真實(shí)接地電壓的“偏置”電壓，而VMeas是待測(cè)電壓。根據(jù)被測(cè)單元(DUT)的不同，V1可能為數(shù)百伏，而VMeas則可能為幾分之一伏。以此方式浮動(dòng)機(jī)殼接地端會(huì)對(duì)用戶、DUT和儀器構(gòu)成威脅。

　　此外,它違反了工業(yè)健康和安全規(guī)定，且獲得的測(cè)量結(jié)果也差。而且交流供電儀器在地面浮動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大的寄生電容。因此，浮動(dòng)測(cè)量將受到振蕩性的破壞，即圖2(a)所示的振鈴出現(xiàn)。

浮動(dòng)測(cè)量新方法的引入

　　所謂“浮動(dòng)”測(cè)量，即測(cè)量的兩個(gè)點(diǎn)都不處于接地電位，該測(cè)量也常稱為差分測(cè)量。

　　“信號(hào)公共線”與地之間的電壓可能會(huì)升高到數(shù)百伏?！案?dòng)”參考接地的示波器是通過使接地系統(tǒng)無(wú)效或使用隔離變壓器，將“信號(hào)公共線”從地面斷開。為此需要通過具有內(nèi)置隔離通道技術(shù)的TPS2000系列示波器,使得工程師和技術(shù)人員可以快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行多通道隔離測(cè)量。

　　因?yàn)楦?dòng)測(cè)量技術(shù)使機(jī)殼、機(jī)柜和連接器等儀器可接觸部件具有探頭地線連接點(diǎn)的電勢(shì)，而該技術(shù)是危險(xiǎn)的，不僅是因?yàn)樗吡耸静ㄆ魃洗嬖诘碾妷?操作人員可能會(huì)遭到電擊)，還因?yàn)樗蚴静ㄆ鞯碾娫醋儔浩鹘^緣體上累積了應(yīng)力，雖然該應(yīng)力不會(huì)立即引發(fā)故障，但是可能在將來(lái)引發(fā)危險(xiǎn)的故障(電擊和火災(zāi))，即使將示波器恢復(fù)至正常地接地操作也無(wú)法挽回。這就有可能造成不僅浮動(dòng)參照接地的示波器很危險(xiǎn)，而且會(huì)使測(cè)量方法不準(zhǔn)確，即該電勢(shì)的誤差是由于在地線連接點(diǎn)處直接將示波器機(jī)殼的總電容與被測(cè)電路相連所致。于是又需采用安全放在第一位的隔離通道(LsoIated ChanneI)技術(shù)作為解決方案。

隔離通道技術(shù)

　　在當(dāng)今使用的寬帶示波器系統(tǒng)中，最常用的隔離方法是雙路方法，將輸入信號(hào)分為兩個(gè)信號(hào)：低頻和高頻。該方法需要每個(gè)輸入通道都具有昂貴的光耦合器和寬帶線性變壓器。

　　使用創(chuàng)新的隔音技術(shù)，取消了雙路方法，而對(duì)每個(gè)從直流到示波器帶寬的輸入通道僅使用一個(gè)寬帶信號(hào)通路。通過該技術(shù)，可以提供第一批具有四個(gè)輸入 (1solated Channel)、低成本并使用電池供電的示波器，該電池可供示波器連續(xù)工作八個(gè)小時(shí)。對(duì)于需要進(jìn)行四通道隔離測(cè)量，并希望獲得由低成本并使用電池供電的示波器提供的性能和易用性的工程師和技術(shù)人員來(lái)講,選擇內(nèi)置有隔離通道技術(shù)的TPS2000系列示波器是理想工具。

　　圖3說(shuō)明了隔離通道的概念。

圖3 將安全放在第一位的IsolatedChannel技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行多通道隔離測(cè)量

　　四隔離通道輸入體系結(jié)構(gòu)向”正”輸入和”負(fù)基準(zhǔn)”導(dǎo)線(包括外部觸發(fā)輸入)提供了真實(shí)且完整的通道間隔離。

　　電源控制電路(例如電機(jī)控制器、不間斷電源和工業(yè)設(shè)備)中的浮動(dòng)測(cè)量要求最為嚴(yán)格。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，電壓和電流可能大到足夠?qū)τ脩艉蜏y(cè)試設(shè)備造成威脅。

　　要保證測(cè)量質(zhì)量，隔離通道技術(shù)是首選解決方案，并且該技術(shù)始終將安全放在第一位。如果存在較大的共模信號(hào)，能有效的通道與通道隔離將寄生效應(yīng)的影響降到最低，測(cè)量系統(tǒng)的容量越小，那么它與環(huán)境的交互影響也就越小。完全隔離的電池供電儀器本身并不涉及接地問題。每個(gè)探頭都具有一條與儀器底盤隔離的”負(fù)基準(zhǔn)”導(dǎo)線，而不是使用一條固定的地線。