一种用示波器测量未知高压的方法

电器工程 示波器 高压
2022-01-18 07:40:24

我有一种用于产生等离子体的电路黑匣子。我确定它的输出量为 kV,但我完全不确定电流。考虑到我可用的示波器的额定电压为 300V rms,我想知道是否有一种方法可以测量电压波形。测量电流也很好,但问题不大(我知道这个答案Measure current in high voltage (10kV)但我没有相同的材料)。

任何帮助深表感谢。

3个回答

这并不容易做好,特别是安全,尤其是在没有过度加载电路的情况下,如果你想要一个不错的带宽。我有一个福禄克高压万用表探头,但带宽只有 150Hz,所以它对于远高于电源频率 3 次谐波的任何东西都没有用。

一个 20MHz 带宽 40kV 中国探头大约是 320 美元(来自通常的在线资源)。这种类型的输入电阻为 100M,输入电容约为 1.5pF(设计用于 1M 示波器阻抗)。有一个补偿探头的调整,就像低压探头一样(但典型的方波源可能在示波器的草丛中,增益一直提高)。

在内部,有一个或多个高压(相当)精密电阻器与相似数量的高压电容器以及输出端的电容器和微调电容器并联,所有这些都具有足够的电介质和物理尺寸,以使电弧放电相对不太可能发生。

这是一个花花公子玩其中一个来测量反激电压等的视频,并且显然毫发无伤地幸存下来。

当然,任何探头都会影响被测点,如果“等离子”物体是玩具等离子球,它可能会严重加载源,因为在(例如)40kHz 时,1.5pF 电容器的阻抗低于 3M 欧姆,这主导超过 100M 阻力。如果它是用于溅射室的商业等离子源,您可能会有更好的运气。

如果您要处理可能有害的电压和电流,请务必遵循适当的安全程序并验证所有仪器是否符合安全认证。

探头的内部示意图可能如下图所示,其中部件具有非常高的额定电压 (4kV),物理布置对于保持安全爬电距离和保持电容相似也非常重要。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

在此处输入图像描述

类似规格的泰克探头价格约为 2,000 美元。

如果您在低端(电阻器和 10:1 示波器探头)测量电流会更容易。

构建一个电阻分压器,它可以将输入电压降低 1000 到 1。您需要几个电阻器来执行此操作,其可能值大于 1Mohm,并且它们需要具有合适的额定电压。但是,这些更用户友好:-

Vishay 的这些适用于高达 3kV 的电压。它们的工作电压高达 50kV(可供选择的不同类型)。这里有一堆看起来像我以前用过的类型。

如果您确实考虑使用多个串联电阻来建立分压器,请特别注意这一点,因为一个电阻与下一个电阻之间的任何显着电容差异都可能导致电阻死亡的问题 - 具有最小有效并联电容的一个“接收”施加高压时的瞬态。这可能会导致它崩溃,突然间,整群人都会“流行”起来。

尝试坚持使用单个高压电阻器,或者最好使用像上面 Vishay 那样的独立分压器。

我的回答与Andy aka's 的回答基本相同,只是您在低端使用了 I/V 转换器。您将带有高压的高电阻视为电流源。您将该电流转换为电压。优点是高阻的输出是虚地,用两个反并联二极管就可以很容易地保护它。