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DIY一個價值5000+的信號隔離變壓器

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。

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2022-09-02 22:08

和示波器的接法就是這樣了。

對示波器有要求的,首先示波器需要有任意波形發生器的功能,其次需要有伯德圖測量功能。

目前國產的鼎陽和普源都具備這樣的功能。

價格也不貴,一個月工資就能搞一臺來玩好幾年。

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2022-09-02 23:20
@tanb006
[圖片]和示波器的接法就是這樣了。對示波器有要求的,首先示波器需要有任意波形發生器的功能,其次需要有伯德圖測量功能。目前國產的鼎陽和普源都具備這樣的功能。價格也不貴,一個月工資就能搞一臺來玩好幾年。

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:

 

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2022-09-02 23:27

上面普源測的伯德圖就是用我自己繞的1:1信號隔離變壓器。

實物電源也達到了理想的狀態,環路很穩定,滿載、空載、超載保護,都沒有異常的波形。

在各種負載下占空比非常穩定的時候,就說明環路已經調好了。

后面再詳細說說這個五千多塊的隔離變壓器有多難搞,

看了這個帖子,各位也可以只用十幾塊錢或者幾十塊輕松搞定。

從此,就告別煩人的環路計算,直接看圖就調。

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2022-09-04 23:05

厲害了

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2022-09-07 14:29

必須來支持一下

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yhgwork
LV.2
7
2022-09-12 17:24
@tanb006
上面普源測的伯德圖就是用我自己繞的1:1信號隔離變壓器。實物電源也達到了理想的狀態,環路很穩定,滿載、空載、超載保護,都沒有異常的波形。在各種負載下占空比非常穩定的時候,就說明環路已經調好了。后面再詳細說說這個五千多塊的隔離變壓器有多難搞,看了這個帖子,各位也可以只用十幾塊錢或者幾十塊輕松搞定。從此,就告別煩人的環路計算,直接看圖就調。

求制作過程和方法

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2022-09-14 22:40
@tanb006
上面普源測的伯德圖就是用我自己繞的1:1信號隔離變壓器。實物電源也達到了理想的狀態,環路很穩定,滿載、空載、超載保護,都沒有異常的波形。在各種負載下占空比非常穩定的時候,就說明環路已經調好了。后面再詳細說說這個五千多塊的隔離變壓器有多難搞,看了這個帖子,各位也可以只用十幾塊錢或者幾十塊輕松搞定。從此,就告別煩人的環路計算,直接看圖就調。

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。

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2022-09-14 22:41
@yhgwork
求制作過程和方法

好的,后續會詳細更新。

 

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2022-09-14 23:03
@tanb006
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。

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雅兄
LV.5
11
2022-11-07 08:58
@tanb006
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[圖片]這個是鼎陽示波器的界面下一個是普源的界面:[圖片] 

還是鼎陽的顯示看著舒服,最起碼中心線是0db和0度

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andyxly
LV.4
12
2022-11-09 21:45

之前我也用那種綠環做過,40外徑的繞滿,但是頻率只能從100HZ到1MHZ差不多,實際上用來普通電源測試也夠用了。后面發現淘寶有替代的,幾百塊找,就買了一個,實測效果還不錯,懶得折騰了。

 

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huhu6608
LV.1
13
2022-12-01 18:37

我記得以前看過一個別人的帖子,用的是非晶大磁環(VAC V102-01)?雙絞網線。 (Bode100的內部也是這樣的) 效果看著海星。

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朝哥
LV.3
14
2022-12-02 16:55

變壓器匝數計算方法有嗎

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