探棒接地 示波器GND竟然冒火花-你以為的地不是地

示波器使用前須將探棒接地,但沒想到這一接竟然冒出火花來,真是嚇人! 前幾天修電風扇,原本只是要更換按鈕,但是過程中我認為有需要說明一下示波器探棒接地該怎麼接,否則應該很多人會跟我一樣中招。

如下圖今天的主題是中間那顆IC,因為我要告訴各位如何用示波器測量中間那顆IC的電源。

電風扇的控制電路
電風扇的控制電路

無變壓器電源-Transformerless

測量電源很難嗎? 對於一般的DC電路並不難,只要將探棒的GND與探針點上去就好。但這次的問題是,這個IC的直流線路是採用無變壓器電源Transformerless Power Supply。

Transformerless Power Supply Circuit
Transformerless Power Supply Circuit

我認為它是個很聰明的省錢線路,至少對廠商來說是如此,不需要笨重的變壓器,只需要一個阻抗線路,裡面的電容在交流電經過時會產生阻抗,不至於讓電流太大,於是齊納二極體Zenar Diode就能順利工作發揮穩壓效用,讓IC負載工作在小電壓範圍,以此例來說是5V。

所以你可以說這個5V的線路是內嵌在AC 110V內的DC線路,如果要接示波器對IC做Debug,那麼探棒的GND要接哪裡? IC的GND腳位嗎? 當然不是!!

探棒接地的GND該怎麼接

因為IC本身只有5V,依電路圖來看從110V減掉5V下來,IC的GND相對於中性線可是足足有105V啊! 如果把示波器的GND放在IC的GND上,就等同於105V與GND短路,接上去那一瞬間可是會冒火花的! 因為我接上去就冒火花了,嚇死哥了。

基本上探棒的GND直接PCB是不可行的,因此我們需要在PCB上找個參考點讓Probe的GND能接上,方法如下圖,在IC的VCC、GND之間串接2個12K甚至更大的電阻,以兩個電阻之間的接點做為示波器的GND接點,接著我們用兩根探棒接入示波器,再利用示波器的Math功能,將兩個波形相減,就能得到IC的VCC對自身GND的電壓。

探棒接地在輔助電阻上
探棒接地在輔助電阻上

如此一來示波器的GND是透過電阻接入PCB,不會有大電流串入示波器的GND,外加兩個波形的相減運算,我們就能在示波器上觀察到穩定的5V,也就是下圖中的粉紅色波形,是條穩定的橫線。

無變壓器電源的測量波形
無變壓器電源的測量波形

相信各位一定無法忽視那看起來像雜訊的CH1與CH2,這是怎麼一回事? 由於外部電源是60Hz震盪,因此兩根Probe對地也會是這個頻率,雖然波形不是很好看,但我們可以忽略這兩個很醜的波形,因為我們的重點是它們的差值也就是IC的直流電源值。

你一定有發現CH1、CH2兩個波形的振幅只有6Vpp,如果是IC對地的電壓應該要100Vpp上下才對,這目前我自己也沒辦法解釋,唯一能解釋的就是我插座的GND並沒有真的接地,或是插座GND與大地之間的電阻是相對較大的,我目前也沒有工具去測量插座的GND是否真的有確實接到大地,若將來我有解釋的話再貼出來分享。

相關文章

示波器操作相關文章在這裡

示波器原理-從基礎談起-其實沒這麼難

Trigger mode-弄懂示波器觸發模式Auto/Normal/Single

Trigger-示波器的靈魂-了解各種觸發設定

Coupling AC/DC/GND-示波器耦合差別在哪

 

1 Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*