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DIY一个价值5000+的信号隔离变压器

  • 09-02 22:04
  • tanb006

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  • 前几天在家调试电源的反馈,偶然想起示波器有测量伯德图的功能,

    只因测量所需的1:1隔离变压器价格太贵,比差分探头都贵,所以这功能一直闲置没用过。

    刚好有几天空余时间,于是便很好奇的想自己做一个宽频的1:1信号变压器。

    查阅原功能所需的变压器参数,在某宝有这样一条标题:

    台湾仪鼎仪器 PICOTEST 信号注入变压器 J2101A 10Hz-45MHz 。售价是5000+。

    就是这个巴掌大的东西。

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • tanb006

    LV.1

    09-02 22:08

    @

    和示波器的接法就是这样了。

    对示波器有要求的,首先示波器需要有任意波形发生器的功能,其次需要有伯德图测量功能。

    目前国产的鼎阳和普源都具备这样的功能。

    价格也不贵,一个月工资就能搞一台来玩好几年。

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  • tanb006

    LV.1

    09-02 23:20

    @tanb006

    和示波器的接法就是这样了。

    对示波器有要求的,首先示波器需要有任意波形发生器的功能,其次需要有伯德图测量功能。

    目前国产的鼎阳和普源都具备这样的功能。

    价格也不贵,一个月工资就能搞一台来玩好几年。

    不论是测量反激、正激、全桥,只要有反馈的,都可以用这个方法接线测量。

    信号隔离变压器初级接示波器的信号输出端,次级接一只5--50欧的电阻。

    这电阻直接串入电源的输出端和反馈输入端。

    对于任何电源来说,这里串入一个小电阻,对输出电压的影响是微乎其微的。

    假设刚做了个电源,反馈还没调试,可以先按经验值,或者随便照其他电源的参数设置好反馈部分的零件参数。

    然后就这样接线,打开示波器的伯德图功能,等几分钟,就可以看到结果。

    得到的伯德图和理论值不一样,没关系,反复调整环路反馈的RC参数就可以啦。

    调一次,测一次。瞎子都能摸到其中的规律。

    不用个把小时就能调好一台样机的环路。

    简单不?

    基本上理想的伯德图是这样的

    这个是鼎阳示波器的界面

    下一个是普源的界面:

     

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  • tanb006

    LV.1

    09-02 23:27

    @

    上面普源测的伯德图就是用我自己绕的1:1信号隔离变压器。

    实物电源也达到了理想的状态,环路很稳定,满载、空载、超载保护,都没有异常的波形。

    在各种负载下占空比非常稳定的时候,就说明环路已经调好了。

    后面再详细说说这个五千多块的隔离变压器有多难搞,

    看了这个帖子,各位也可以只用十几块钱或者几十块轻松搞定。

    从此,就告别烦人的环路计算,直接看图就调。

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  • 墨尔本海盗

    LV.1

    09-04 23:05

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    厉害了

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  • 电源网-天边

    LV.1

    09-07 14:29

    @

    必须来支持一下

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  • yhgwork

    LV.1

    09-12 17:24

    @tanb006

    上面普源测的伯德图就是用我自己绕的1:1信号隔离变压器。

    实物电源也达到了理想的状态,环路很稳定,满载、空载、超载保护,都没有异常的波形。

    在各种负载下占空比非常稳定的时候,就说明环路已经调好了。

    后面再详细说说这个五千多块的隔离变压器有多难搞,

    看了这个帖子,各位也可以只用十几块钱或者几十块轻松搞定。

    从此,就告别烦人的环路计算,直接看图就调。

    求制作过程和方法

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  • tanb006

    LV.1

    09-14 22:40

    @tanb006

    上面普源测的伯德图就是用我自己绕的1:1信号隔离变压器。

    实物电源也达到了理想的状态,环路很稳定,满载、空载、超载保护,都没有异常的波形。

    在各种负载下占空比非常稳定的时候,就说明环路已经调好了。

    后面再详细说说这个五千多块的隔离变压器有多难搞,

    看了这个帖子,各位也可以只用十几块钱或者几十块轻松搞定。

    从此,就告别烦人的环路计算,直接看图就调。

    我是粗人,不会从理论上分析计算,但是我知道这是个1:1的隔离变压器。

    隔离的目的就是为了传输信号,并实现示波器信号发生器和电源输出的物理隔离。

    所以,一开始是用手头的PQ3525卧式骨架下手。

    初级一层,次级一层。

    之所以只绕一层,是看了一些反激变压器的资料,据说多层不如单层损耗小。

    匝数不论,1:1就是了。线径也无所谓,即使有集肤效应,那也只是传输一丢丢信号,不传输功率,对信号影响不大即可。

    第一只做出来肯定要先测试:是不是能通过45M的信号。

    先测量了下两个线圈之间的电容量,1.2nF,对于45M的信号阻抗只有2.947欧姆?

    这还用电感耦合吗?直接层间电容就耦合的比电感优秀了。

    简单的计算就否定了这个初级版隔离变压器。

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  • tanb006

    LV.1

    09-14 22:41

    @yhgwork

    求制作过程和方法

    好的,后续会详细更新。

     

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  • tanb006

    LV.1

    09-14 23:03

    @tanb006

    我是粗人,不会从理论上分析计算,但是我知道这是个1:1的隔离变压器。

    隔离的目的就是为了传输信号,并实现示波器信号发生器和电源输出的物理隔离。

    所以,一开始是用手头的PQ3525卧式骨架下手。

    初级一层,次级一层。

    之所以只绕一层,是看了一些反激变压器的资料,据说多层不如单层损耗小。

    匝数不论,1:1就是了。线径也无所谓,即使有集肤效应,那也只是传输一丢丢信号,不传输功率,对信号影响不大即可。

    第一只做出来肯定要先测试:是不是能通过45M的信号。

    先测量了下两个线圈之间的电容量,1.2nF,对于45M的信号阻抗只有2.947欧姆?

    这还用电感耦合吗?直接层间电容就耦合的比电感优秀了。

    简单的计算就否定了这个初级版隔离变压器。

    第一个样品就这样被无情的KO。

    但是至少有了方向:1.需要尽量减少层间电容,那就多绕胶带,一层最里边,一层最外面。胶带绕5mm厚度。

    2.需要低频也很好的通过,需要增加电感量,这又要增加匝数。既然多层不行,我们就绕一层,用0.3的线去绕,一层也能绕几十圈。

    由此,我有了第二个样品。

    经过实际测试,在初级和次级电压幅度不大于70%衰减的情况下,可以传输的信号范围在60----500KHZ。

    初级和次级电感量均为2.2mH,两线圈之间有5mm厚度的胶带做隔离,因此线圈之间的电容仅仅只有15PF。

    理论上,对60HZ的感抗830m欧姆。而绕组间电容对500KHZ的信号容抗是21K欧姆,因此,可以认为几乎99%的信号都经过线圈和磁芯耦合过去的。

    这个变压器倒是可以做普通电源的环路测试,一般来说普通民用电源的频率不会超过500KHZ。

    也有人会说低频环路不是从10赫兹开始的吗?这个经过经验和实验,除非频率非常低的电源,例如20K赫兹频率的电源,它的环路有可能会在10赫兹开始有响应。

    我手头测过的电源从20K赫兹的自激式反激,到400K赫兹的LLC,环路响应都是在100赫兹以后才有反应的。所以,我也能接受这第一款试验品。

    这个范围我基本满意。最主要的是测得的环路曲线和电源的工作状况非常吻合。所以,我比较认可我的第一款隔离变压器。

     

    对第一版不满意的地方是高频不够好。就像跷跷板,照顾了低频,就需要大电感量,而大的电感量却挡住了高频信号。

    接下来会想办法制作第二版的。

    低频努力延伸到10赫兹,虽然用不到,但是,做技术的总要有点追求,(虽然我不是做技术的,但我也想玩)。

    高频的方向是努力做到10M赫兹。

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