PKHV3020高压衰减棒在PWM高压脉冲源测试中的抗干扰应用

一、客户背景与测试需求

客户行业：某高校电力电子与等离子体物理实验室，专注于高压脉冲电源及低温等离子体技术研究。

测试需求：实验室自主研发了一套PWM高压脉冲源，输出电压范围为0~5000V，频率2kHz，用于驱动介质阻挡放电（DBD）等离子体负载。需要精确测量脉冲波形参数（峰值、上升沿、脉宽）以验证电源性能。

核心痛点与挑战：实验在开放的非屏蔽环境中进行，高压脉冲产生时会在周围空间激发强烈的瞬态电磁场。传统的有源高压探头或普通无源探头在这种强干扰环境下极易受到容性耦合和传导干扰，导致波形严重失真、基线跳动，甚至出现前端放大器饱和死机的情况。

二、应用所需要的整套仪器

高压衰减棒：普科科技（PRBTEK）PKHV3020（1套）。关键参数：衰减比1000:1，最大输入20kV DC/AC峰值，带宽DC~100MHz，上升时间3.5ns，输入阻抗300MΩ // 1.7pF。纯无源结构，无供电需求，物理隔离抗干扰能力强。配套原厂补偿器、接地延长线及鳄鱼夹。

示波器：Tektronix TDS2024C（1台），200MHz带宽，2GS/s采样率，具备自动测量与FFT频谱分析功能。

被测设备：PWM高压脉冲源样机（0~5kV输出，10kHz）。

辅助设备：兆信（ZHAOXIN）PS-302D-II直流稳压电源（用于给脉冲源提供低压工作电源）。

三、系统搭建与测试方法

系统搭建过程紧密结合了实物连接与严谨的校准流程。首先将蓝色金属框架内的PWM高压脉冲源样机通电，由后方的兆信PS-302D-II直流稳压电源为其提供稳定的15V主电和工作电流。

连接完成后进入正式测试阶段。将黄色高压夹夹在PWM脉冲源的高压输出端，黑色接地夹可靠连接至脉冲源的地端。

四、测试结果

本次测试重点验证了高压脉冲源的实际输出特性以及PKHV3020衰减棒在强干扰环境下的信号保真度。

1.瞬态脉冲细节捕捉

将示波器时基调至500ns/div，聚焦于脉冲的上升沿。实测波形显示，脉冲电压在极短时间内迅速爬升，光标测得电压差 ΔY为 4.72kV。波形边缘陡峭，无明显的预冲或过冲，直观地反映了电源优异的瞬态响应能力。

2. 宏观周期与稳定性验证调整时基至100us/div，观察脉冲的宏观周期性。测试发现，脉冲源输出频率约为 2.000kHz（周期 ΔX约为500us）。在全周期内，光标测得电压差 ΔY为 4.64kV。两次测量峰值存在的微小差异，真实反映了负载在不同时间尺度下的动态阻抗变化。

3.探头性能验证

在整个测试过程中，PKHV3020衰减棒表现出极高的稳定性。无论是在放大4.72kV的瞬态尖峰时，还是在监测4.64kV的连续方波时，示波器光标读数均稳定锁定，基线无明显抖动。这充分证明了该无源高压探头在应对高频、高压瞬态信号时，具备出色的抗干扰能力和测量精度。

五、总结

本次实测中，PKHV3020高压衰减棒在高压脉冲测试中展现了卓越的综合性能。其20kV耐压覆盖0~5000V测试范围；100MHz带宽确保了脉冲前沿的真实还原；而最核心的价值在于其无源抗干扰能力，在复杂电磁环境中输出波形纯净稳定，未受外界干扰影响。

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