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DIY一个价值5000+的信号隔离变压器

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。

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2022-09-02 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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2022-09-02 23:20
@tanb006
[图片]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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2022-09-02 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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2022-09-04 23:05

厉害了

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2022-09-07 14:29

必须来支持一下

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yhgwork
LV.2
7
2022-09-12 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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2022-09-14 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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2022-09-14 22:41
@yhgwork
求制作过程和方法

好的,后续会详细更新。

 

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2022-09-14 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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雅兄
LV.5
11
2022-11-07 08:58
@tanb006
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[图片]这个是鼎阳示波器的界面下一个是普源的界面:[图片] 

还是鼎阳的显示看着舒服,最起码中心线是0db和0度

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

之前我也用那种绿环做过,40外径的绕满,但是频率只能从100HZ到1MHZ差不多,实际上用来普通电源测试也够用了。后面发现淘宝有替代的,几百块找,就买了一个,实测效果还不错,懒得折腾了。

 

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

我记得以前看过一个别人的帖子,用的是非晶大磁环(VAC V102-01)➕双绞网线。 (Bode100的内部也是这样的) 效果看着海星。

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朝哥
LV.3
14
2022-12-02 16:55

变压器匝数计算方法有吗

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