高压差分探头CMRR性能评估方法及优化策略

一、基础测试方法

1. ‌直接短路法‌

• ‌操作步骤‌：

• ① 短接探头差分输入端的红黑夹子，消除差分信号源；

• ② 将短接后的输入端勾住被测电路高共模电压点（如MOSFET栅极或逆变器上管驱动点）；

• ③ 示波器观测输出幅度，理想状态下应为零，实际值越小表明CMRR性能越优。

• ‌量化公式‌：CMRR(dB)=20⋅log⁡10(V共模输入/V示波器输出)CMRR(dB)=20⋅log10(V示波器输出/V共模输入)

• 例如输入480V共模电压时，若输出为2.64Vpp，则CMRR≈45dB。

1. ‌共模信号注入法‌

• 使用信号发生器向探头差分输入端注入相同相位/幅度的共模信号（推荐10V~1kV）；

• 测量输出信号衰减量，并与理论值对比，计算实际CMRR。

• ‌典型场景‌：测量三相逆变器上管驱动波形时，需确保100kHz开关频率处的CMRR≥60dB，否则可能产生2%以上的电压测量误差。

二、进阶验证方案

1. ‌动态频谱分析‌

• 采用矢量网络分析仪（VNA）扫描1MHz-500MHz频段，绘制CMRR频率响应曲线；

• 重点关注功率电子开关频率（如100kHz~10MHz）及谐波点的CMRR衰减值，优质探头在200MHz时的CMRR应＞40dB5。

1. ‌谐波失真验证‌

• 输入含5/7/9次谐波的复合信号，检测探头对各次谐波的共模抑制能力；

• 以光伏逆变器测试为例，若50kHz基波对应的第7次谐波（350kHz）抑制比＜50dB，可能导致MPPT算法误判。

三、环境适应性评估

1. ‌温度敏感性测试‌

• 在-40℃~125℃温箱中验证CMRR漂移量，工业级探头温漂应控制在±3dB以内；

• 实验表明未配置补偿的探头在高温环境下CMRR可能下降15dB。

1. ‌电磁干扰耐受验证‌

• 在10V/m辐射场强环境中，监测探头输出噪声幅度；

• 采用双层屏蔽结构的探头可将干扰幅值从200mVpp降至50mVpp以下。

四、行业应用标准对照

‌应用场景‌‌CMRR最低要求‌‌测试重点‌工控电源测试60dB@1MHz工频干扰抑制能力

新能源汽车电驱80dB@100kHz宽温区稳定性（-40℃~150℃）

医疗MRI设备120dB@10MHz光纤隔离与超低噪声设计

航空航天电源100dB@50MHz抗辐射与振动耐受性

五、性能优化建议

1. ‌校准管理‌

• 实施三级校准体系：每日快速验证（关键频点）、月度全频段扫描、年度计量溯源；

• 校准需覆盖5个特征频率（1MHz/10MHz/50MHz/100MHz/200MHz）和3种电压等级。

1. ‌技术升级‌

• 选用光隔离探头（如Yokogawa 701930系列），其CMRR在200MHz时可保持60dB以上；

• 配置动态补偿模块，通过自适应算法实时修正CMRR衰减

通过多维度测试与场景化验证，可系统性评估高压差分探头的CMRR性能，确保其在复杂电磁环境下的测量可靠性。

以上内容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科电子科技有限公司致力于打造仪器配附件一站式供应平台。主营范围：示波器测试附件配件的研发、生产、销售。涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、柔性电流探头、近场探头、电流互感器、射频测试线缆、各类仪器测试附件等。更多信息，欢迎登陆官方网站进行咨询，在此期待您的到访。