前幾天在家調試電源的反饋,偶然想起示波器有測量伯德圖的功能,
只因測量所需的1:1隔離變壓器價格太貴,比差分探頭都貴,所以這功能一直閑置沒用過。
剛好有幾天空余時間,于是便很好奇的想自己做一個寬頻的1:1信號變壓器。
查閱原功能所需的變壓器參數,在某寶有這樣一條標題:
臺灣儀鼎儀器 PICOTEST 信號注入變壓器 J2101A 10Hz-45MHz 。售價是5000+。
就是這個巴掌大的東西。
前幾天在家調試電源的反饋,偶然想起示波器有測量伯德圖的功能,
只因測量所需的1:1隔離變壓器價格太貴,比差分探頭都貴,所以這功能一直閑置沒用過。
剛好有幾天空余時間,于是便很好奇的想自己做一個寬頻的1:1信號變壓器。
查閱原功能所需的變壓器參數,在某寶有這樣一條標題:
臺灣儀鼎儀器 PICOTEST 信號注入變壓器 J2101A 10Hz-45MHz 。售價是5000+。
就是這個巴掌大的東西。
不論是測量反激、正激、全橋,只要有反饋的,都可以用這個方法接線測量。
信號隔離變壓器初級接示波器的信號輸出端,次級接一只5--50歐的電阻。
這電阻直接串入電源的輸出端和反饋輸入端。
對于任何電源來說,這里串入一個小電阻,對輸出電壓的影響是微乎其微的。
假設剛做了個電源,反饋還沒調試,可以先按經驗值,或者隨便照其他電源的參數設置好反饋部分的零件參數。
然后就這樣接線,打開示波器的伯德圖功能,等幾分鐘,就可以看到結果。
得到的伯德圖和理論值不一樣,沒關系,反復調整環路反饋的RC參數就可以啦。
調一次,測一次。瞎子都能摸到其中的規律。
不用個把小時就能調好一臺樣機的環路。
簡單不?
基本上理想的伯德圖是這樣的
這個是鼎陽示波器的界面
下一個是普源的界面:
我是粗人,不會從理論上分析計算,但是我知道這是個1:1的隔離變壓器。
隔離的目的就是為了傳輸信號,并實現示波器信號發生器和電源輸出的物理隔離。
所以,一開始是用手頭的PQ3525臥式骨架下手。
初級一層,次級一層。
之所以只繞一層,是看了一些反激變壓器的資料,據說多層不如單層損耗小。
匝數不論,1:1就是了。線徑也無所謂,即使有集膚效應,那也只是傳輸一丟丟信號,不傳輸功率,對信號影響不大即可。
第一只做出來肯定要先測試:是不是能通過45M的信號。
先測量了下兩個線圈之間的電容量,1.2nF,對于45M的信號阻抗只有2.947歐姆?
這還用電感耦合嗎?直接層間電容就耦合的比電感優秀了。
簡單的計算就否定了這個初級版隔離變壓器。
第一個樣品就這樣被無情的KO。
但是至少有了方向:1.需要盡量減少層間電容,那就多繞膠帶,一層最里邊,一層最外面。膠帶繞5mm厚度。
2.需要低頻也很好的通過,需要增加電感量,這又要增加匝數。既然多層不行,我們就繞一層,用0.3的線去繞,一層也能繞幾十圈。
由此,我有了第二個樣品。
經過實際測試,在初級和次級電壓幅度不大于70%衰減的情況下,可以傳輸的信號范圍在60----500KHZ。
初級和次級電感量均為2.2mH,兩線圈之間有5mm厚度的膠帶做隔離,因此線圈之間的電容僅僅只有15PF。
理論上,對60HZ的感抗830m歐姆。而繞組間電容對500KHZ的信號容抗是21K歐姆,因此,可以認為幾乎99%的信號都經過線圈和磁芯耦合過去的。
這個變壓器倒是可以做普通電源的環路測試,一般來說普通民用電源的頻率不會超過500KHZ。
也有人會說低頻環路不是從10赫茲開始的嗎?這個經過經驗和實驗,除非頻率非常低的電源,例如20K赫茲頻率的電源,它的環路有可能會在10赫茲開始有響應。
我手頭測過的電源從20K赫茲的自激式反激,到400K赫茲的LLC,環路響應都是在100赫茲以后才有反應的。所以,我也能接受這第一款試驗品。
這個范圍我基本滿意。最主要的是測得的環路曲線和電源的工作狀況非常吻合。所以,我比較認可我的第一款隔離變壓器。
對第一版不滿意的地方是高頻不夠好。就像蹺蹺板,照顧了低頻,就需要大電感量,而大的電感量卻擋住了高頻信號。
接下來會想辦法制作第二版的。
低頻努力延伸到10赫茲,雖然用不到,但是,做技術的總要有點追求,(雖然我不是做技術的,但我也想玩)。
高頻的方向是努力做到10M赫茲。
還是鼎陽的顯示看著舒服,最起碼中心線是0db和0度