[전압] 고전압 프로브
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오늘은 전압 분야 중 고전압 프로브에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
▶ 고전압 프로브란?
고전압 프로브는 전기 및 전자 분야에서 사용되는 중요한 도구로, 높은 전압을 측정할 때 사용됩니다. 고전압 프로브는 일반적인 멀티미터나 오실로스코프가 견딜 수 없는 높은 전압을 안전하게 측정할 수 있도록 설계되어 있습니다. 고전압 프로브의 주요 목적은 전압을 낮추어 장비가 측정할 수 있는 범위로 만드는 것입니다.
▶ 프로브의 종류
1. 패시브 프로브 : 오실로스코프용 프로브 중 가장 많이 사용하는 프로브로 평소 엔지니어가 오실로스코프의 측정에서 사용하는 것이 패시브 프로브입니다.
2. 액티브 프로브 : 고속 회로 설계에서 실시간 신호 정보 캡처에 가장 적합한 프로브로 광대역의 신호 캡처가 가능해 프로브의 부하 효과가 측정 장치에 미치는 영향을 억제할 수 있습니다. 회로에 대한 부하를 최소한으로 억제하기 때문에 고임피던스, 높은 주파수 회로의 측정 애플리케이션에 가장 적합한 프로브입니다.
3. 차동 프로브 : 고속 데이터 속도를 구현하기 위해 고속 직렬 데이터 규격에서는 차동 신호를 사용합니다. 차동 프로브는 광대역의 주파수 범위, 높은 CMRR(공통 모드 제거비), 스큐가 적절한 입력으로 자동신호 측정에 최적인 프로브입니다.
4. 전류 프로브 : 도체 중 전자의 이동에 의해 발생하는 자계의 자속을 측정하는 장비로 도체 주위의 자속은 전류 프로브의 사양 범위 내에서 선형 전압 출력으로 변환되며, 오실로스코프 또는 다른 측정 기기로 표시 및 해석할 수 있습니다.
5. 고압 프로브 : 높은 전압의 신호 측정에 사용되며, 고전압 환경에서 안전하고 정확한 측정을 가능하게 하여, 시스템의 안전성과 효율성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
(그림 1) 패시브 프로브 / (그림 2) 액티브 프로브
(그림 3) 차동 프로브
(그림 4) 전류 프로브 / (그림 5) 고압 프로브
▶ 고전압 측정 시 고려해야 할 조건
1. 절연 및 내전압을 높게 하기 위하여 당연히 측정기의 부피가 커지며, 이로 인하여 회전력 및 제도 등에 영향을 줍니다.
2. 자기 소비, 자기가열이 적게 되도록 해야 합니다.
3. 측정 기구를 접속함에 의하여 피측정기가 산란되어서는 안 됩니다.
4. 측정기는 되도록 사용하기 쉽고 간단한 것이 바람직하나 고전압 측정 시에는 이를 만족하기 어렵습니다.
5. 전압이 높기 때문에 반드시 높고 넓은 실험실을 필요로 합니다.
▶ 직/교류 고전압 프로브의 교정 내용
High Voltage power supply 및 AC H.V SOURCE 와 디지털 멀티미터(Digital Multimeter) 및 파형 측정기(Oscilloscope)를 이용하여 측정합니다.
교정 항목 | 측정 범위 |
직류 전압 | 0 kV ~ 9.9 kV |
교류 전압 | 0.1 kV ~ 20 kV |
▶ 직/교류 고전압 프로브의 측정 방법
1. 디지털 멀티미터를 이용한 방법
(그림 6) 직류 고전압 프로브 DMM 결선도
(그림 7) 교류 고전압 프로브 DMM 결선도
직/교류 고전압 프로브의 입력 부분 +극, -극에 SOURCE의 +극, -극에 알맞게 연결합니다. 그 후 고전압 프로브의 출력 부분을 디지털 멀티미터의 +,- 극에 연결하여 측정합니다. 고전압 프로브는 디지털 멀티미터에 1,000 : 1 비율로 출력값이 지시되므로 데이터를 환산하여 측정합니다.
2. 파형 측정기를 이용한 방법
(그림 8) 직류 고전압 프로브 Scope 결선도
(그림 9) 교류 고전압 프로브 Scope 결선도
직/교류 고전압 프로브의 입력 부분 +극, -극에 SOURCE의 +극, -극에 알맞게 연결합니다. 그 후 고전압 프로브의 출력 부분을 Scope의 입력단자에 연결하여 측정합니다. 스코프의 임피던스 (1MΩ)와 프로브(x 1,000)를 설정합니다. 그 후 Source 장비를 조작하여 고전압을 차례대로 측정합니다.
이상으로 고전압 프로브에 대해 알아봤습니다.
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