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直流高压

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

高压探头

常见的高压探头其实也是一种分压器。
Fluke有一个40kV的高压探头,分压电阻是999M:1M,实现1000:1的分压,把40kV降低到40V,供数字万用表测试。
由于数字表都是10M的输入阻抗,因此下分压1M实际上是1.11M,这样与表的10M的并联后正好是1M。
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高耐压器件耐压测试方法
高压半导体器件都有耐压指标,一般表示为加上V后漏电流I不超过多少,或者漏电流I下电压不小于V,其实是一个道理。
例如场管2SK2865耐压600V,是说栅极接地(接S),DS之间加上600V,漏电流IDSS不超过100uA。


然而,有些管子的电流规定得很小,例如2SA1967,BVcbo=900V,就是说射极开路,CB之间加上900V的反压,漏电流不大于1uA。同样,2SC4030的也是同样规定的。这样,用传统的耐压测试仪就无能为力了,必须想个新的办法。


以下方法,实际上是一个简单常用而且安全方便的串联测压法。

 

 

V1为1000V电压源,可以是别的电压,根据需要可变;
R1是串联高压高阻,我选择的是100M、10kV,这样短路电流10uA,没有任何危险,测试的时候不怕短路,手碰上去也没事,也不会烧器件;
R2和D1就是模拟的被测器件;
U1是10uA满度的模拟表头。可以用国产的MF10等,我用的是西门子的10uA,1%,满度既代表10uA,也代表1000V。具有100格显示,每格既代表0.1uA,也代表10V。
器件接上后,如果没有任何漏电,那么表针不会动作。如果有0.1uA的漏电,就会偏转1格,电压下降到990V;如果有1uA的漏电,就会偏转10格,电压下降到900V。如果器件是个理想的100V稳压管,那么就会偏转90格,电流就是9uA。


这种方法的缺点,就是测试电压不是固定的,是自动根据漏电流调整的。如果真要测试比如900V下的漏电流,那也可以通过改变电源电压的办法,来补偿100M电阻上的压降,达到目的。


某些测试结果:
2SA1967,相当好,BVceo有40%超过1000V,而且此时漏电流不超过0.02uA。
2SA1413,指标BVceo=-600V,实际测试有一多半为700V左右(漏电3uA),只有少部分器件4uA下600V,个别器件漏电>10uA(50V下)。

 


 

也有非分压器的高压探头。

 



其中Q1和Q2为电压跟随管,受运放输出后的D3和D4控制,保持运放的供电电压不变。D1、R3、Q3组成恒流源,给D3提供恒流。Q1和Q3承受变化的高压。R1和R6为启动电阻。
之所以叫高压单管1000V跟随器,是因为这个电路只用在1000V以下,而且一个高压三极管可以承担所有的电压。与jm以前的电路比,运放改成了更精密、耗电也更小的LT1012,这对于高压来讲足够了,因为甚至8.5的万用表都可以用这个运放对10V处理。同时增加了启动电阻、保护电路等。我试验了耗电更小的LMC6062,但电路发生振荡,但也许实际上是可以用的,那样的话整个用电电流就可以限制在0.2mA以下,否则只能0.5mA,不过这也不错了,1kV下只有0.5W的功率。

对于更高的电压,用一个三极管显然就不现实了,必须按照每个管子1000V的耐压进行串联。考虑良久,采用了以下改良串联均压电路,仿真通过:

 


其中均压电阻是两套管子共用的。

有人问,为什么要用两套管子、两个通路?用一套行不行?
事实上,这就像一个人用绳索悬在半空,只靠一个承重索是不行的,必须有可控制索,才能实现上下自如。
这里右边的恒流线路,就是起到了控制作用。例如输入下降则运放输出也下降,通过恒流的作用使得D4下端的电位也下降,运放的供电也得到跟随。这样一方面响应很快,另外输入电阻非常高,输入电容非常小,漏电也能保持恒定。绿色的线是均压电阻电流途径,每1kV为10M,则电流为100uA,可以用在8%的场合,即8uA下也可以工作,这样若设计成10000V的跟随,也可以工作在800V低限。
这个电路的难点在于保护。对于1kV还好办,但10kV的,如何保护输入不被偶然错误而烧坏?如何在输出短路的情况下让电路不跑、不坏,而且短路消除后能立即恢复工作?
 

 



调节的方法,大部分为串联型的,即调节元件与负载串联,波动等不稳定因素被有源部分吸收。

 


利用感应原理,可以远距离、非接触性的测试高压的存在。
 

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