福祿克公司去年年底推出的新型190系列萬用表波表已經在電力，電子設備行業贏得了盛譽，甚至不經常首選示波器作為診 斷工具的工程師也在使用190系列。在本文，福祿克的高級產品專家解釋了隔離輸入的特性是如何使該儀器具備了從現場服 務，系統集成一直到系統開發的整體應用能力。
現在，所有的現代電源控制系都具備控制是電路，這些控制 電路在電氣上是同電力電子設備隔離的。基于微型控制器的 邏輯電路一般都工作在3到5V的電壓下，而電力電子設備則 是由三相380V的電源驅動的。而且這樣的系統有可能有一個 或幾個浮動的部分，所以不能認為它們是共地的。在這樣一 個系統中選擇測試點是非常棘手的事，因為潛在的電壓差可 能高達幾百伏。所以在測量同時有控制和電源回路的情況下 通常會分成兩個步驟進行，把測量高電壓和低電壓分開，這 樣就可以避免高電壓對電子設備以及人身的傷害。但這種測 試方法的缺點是測試不能同時進行，這就意味著在測試具有 關聯性的故障時非常困難。
當然您可以使用兩臺獨立的儀器來同時測量，但是當分析時 序關系時這樣的方法就無能為力了。一種比較好的方法就是 使用一臺雙通道輸入的儀器，比如福祿克生產的高性能的 190系列萬用示波表。
隔離輸入
標準雙通道輸入的示波器的兩個輸入端是共地的，而190系 列萬用示波表的兩個輸入端則是完全隔離的，這意味著您可 以在兩個輸入端子同時安全地接入相差很大的電壓。輸入端 子間的隔離的同時安全等級高達二類1000V（CAT 口 ）和三類 600（CAT田）。CAT是IEC定義的測量儀器的安全等級。它不 但定義了測量儀表的最大額定電壓，還規定了儀表所使用的 環境，即過壓分類-CAT田比CAT 口要求更嚴格。190系列萬 用示波表的每個輸入端子的浮動電壓（在端子和地之間的最大 電壓）也高達二類1000V和三類600V。根據這些分類，可以 看出190系列萬用波表無論在專業領域或是工業應用當中都 是非常安全的。
這與其他很多示波器形成了鮮明的對比，很少示波器能提供 雙隔離輸入。即使有些示波器有隔離輸入，隔離電壓也是很 低的，差不多只有30V,有些需要配相應的探頭才能達到 300V。在工業環境中300V到400V的電壓是常見的，這時能 否使用這樣的示波器便很成問題。標準的臺式示波器在使用 中經常不接地（非法的），這就使輸入端子浮空，從而大大的增 加了人身傷害的危險甚至發生觸電事故，而190系列萬用示 波表的浮動電壓指標意味著它安全的多。 使用190系列萬用示波表，即使是在不熟悉的環境中，只要 采取一些常識性的預防措施就您就可以放心的進行測量。實 際上，即使兩個輸入端子接上完全相反的電源電壓也不會對 儀器或其他電路造成任何破壞。
不僅在安全方面，190系列萬用示波表的高達2.5GS/S的采樣 率在測量高頻輸入和輸出信號時也非常理想。它的“即觸即 測”（Connect-and-View（）自動觸發功能可以自動設置正確的觸 發條件，這就使得包括電動機驅動和控制信號在內的各種信 號的觸發變的非常簡單，您就可以更快地排除故障。
解決電動機和變頻器的故障
一種最常見的電動機驅動就是PWM變頻器，在這些變頻器 中，半導體開關，例如可控硅或現在更常見的IGBT（雙門隔 離變換器），通過由微處理器控制的電路觸發，從而產生穩定 的電壓脈寬調制輸出來進行電動機驅動。
脈寬調制變頻器電路原理圖
輸出電壓實際上是一系列一定數量的正的或負的脈沖，在每 個脈沖周期中變化的脈寬形成了變化的平均電壓:脈寬越寬， 平均電壓越高。如果在電源電壓波形周期的前部和后部這些 開關被觸發產生窄的脈沖，而在中間部分產生寬的波形，那 么輸出電壓的平均值就會接近主線頻率的正弦波。盡管輸出 電壓看起來有些變形，但是電動機的很大的自感應使電流平 滑恢復到正弦波的形狀，電動機也就可以平滑地運行了。通 過改變脈沖的時鐘比率，輸出頻率，電動機速度就可以改變。
在電動機端子同時測量脈）調制變頻器的電壓和電流的波形
三相感應電動機的一種典型故障就是其中的一相突然失電。在 這種情況下另外兩相線圈就會產生更大的電流,從而引起溫度 升高并可能引起電動機提前故障。單相失電很難察覺，除了溫 度升高和一些扭矩和平滑性的下降以外,電動機看起來運行正 常。對單相的測量很困難，因為如果在電動機端子測量電壓, 電壓值會在顯示正常，因為旋轉的線圈類似一個發電機，會在 開相的線圈中產生電壓。最好的測量方法就是對三相都進行電 流測量，這樣才能找出沒有電流的開路的一相。
如果檢測到了這樣的情況，問題可能是出在電動機本身或驅 動電路。為了確認情況，有必要檢查IGBT的輸出并和微型控 制器的輸出脈沖比較。這樣就可以體現190系列萬用示波表 的隔離輸入。在普通示波器上想同時觀察這兩個信號是不可 能的，因為電壓相差很大。使用190系列萬用示波表就完全 沒有問題。如圖所示，輸入端子A設置成檢測控制回路輸出 脈沖5V觸發，而輸入端子B被設定測量IGBT的輸出，電壓 高達400V。從屏幕上的顯示可以清楚的看到兩個信號基于時 間的聯系，可以看出在這個例子中IGBT的輸出是正確的。
控制電路的觸發脈沖和電動）中IGBT輸出之間的關系
調試開關電源
在電動機的驅動裝置中，是依靠頻率的改變來控制電動機的 轉速，而開關電源的頻率是固定的。而且對于開關電源一個 關鍵的性能就是針對不同負載的穩定性-如果負載變化，電源 必須要通過一個反饋回路實現快速反應，重新使輸出電壓穩 定，使電壓上下波動降到最低。如果性能不好則可能導致系 統故障。
針對負載的變化快速響應是現代開關電源的一個基本要求
開關電源的輸出通過高頻變換電路中的變壓器和輸入的高電 壓隔離。要檢測反饋和控制電路的響應，可以用190系列萬 用示波表的輸入A檢測輸出電壓隨負載變化的情況，而用輸 入B同時觀察變化器中控制半導體開關中的高頻脈沖的情況。
通過在示波表的屏幕上觀察兩個信號之間的時間延遲，反饋 系統的響應可以很容易確定，如果需要的話，可以采取措施 加速電路的響應。
同時測量開關電源的輸出和高頻轉換器的脈沖，可以得到反饋系統的響應
同時測量開關電源的輸出和高頻轉換器的脈沖，可以得到反饋系統的響應
測量工業系統的功率因數
通過使用電流鉗190系列萬用示波表可以測量系統的有功功 率，無功功率和視在功率，甚至可以直接測量功率因數。這 意味著可以很容易的檢查功率的分布，比如，一個工廠中的 供電系統能否容納更多的負載。一套快速的檢查過程馬上可 以讓系統規劃人員知道是否計劃中的擴容會導致功率因數降 到規定的參數以下以避免供電部門的處罰。
190示波表提供了這樣的典型應用。過去，示波器因為相間連 接的危險性并不是進行這種測量的合適的儀器。因為如果沒 有合適的接地，偶爾的相間連接，儀器就有可能帶電從而產 生危險。現在，190系列中示波表的浮地的特點表明實際上在 所有的工業環境中，相間連接不會導致儀器本身帶電。
