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直流開關電源高頻交流信號采樣電路設計方案

在做直流開關電源,經常涉及直流開關電源高頻交流信號的采樣,傳統的采樣電路如下圖:

直流開關電源高頻交流信號采樣電路設計

該電路適合電壓采樣也適合電流采樣,圖中的變壓器,用于電壓采樣,則是變壓器,用于電流采樣,則是電流互感器,變壓器與互感器可以認為是相反使用的,比如變壓器一般用于降低電壓,匝數比50:1,而互感器,則降低電流,匝數比1:50,互感器輸出一般需要有閉合回路的終端,比如一個小電阻,這個讀者自己調整。


對于電壓采樣來說,當原邊輸入電壓太低,通過變壓器降壓后,因為整流二極管的壓降存在,采樣的電壓會偏低,低電壓下誤差較大。對于電流采樣來說,當原邊電流電流較小時,因為二極管的存在,會引起相位誤差。一代高頻感應加熱電源,需要自動鎖定電壓與電流的相位,實際使用中,不同功率下,相位波形存在偏動。


因為引入了二極管,在低壓低電流段引入誤差,為了更好的解決二極管的問題,采用高速運放來處理,如下圖:

 直流開關電源高頻交流信號采樣電路設計

這是利用單電源高速運放來獲取半波電壓或者電流,注意,必須要高速運放,一代直流開關電源工作在1MHz,為了獲得比較好的相位,選用了100MHz的高速比較運放獲取相位。


很多時候變壓器或者互感器,都是用小磁環做的,原邊和副邊都用漆包線繞制,然而因為很小的磁環,環形結構,漆包線多次反復繞制,很耗時間,并且很容易把漆包線的漆損傷,最后導致磁環短路,一般的操作方法往往是浸漆,或者灌環氧樹脂,操作起來比較麻煩,當然也可以買專業做好的磁環。二代直流開關電源電壓采樣用的是50:2匝,目前發現有幾個磁環因為短路燒壞了。


這段時間看了一個英國的高頻采樣電路,如下圖:

直流開關電源高頻交流信號采樣電路設計

這個電路讓我眼睛一亮,它是通過兩顆大電阻和一個2:2匝低匝數的電流采樣環來實現電壓采樣,這個不奇怪,因為220VAC 50Hz交流信號采樣,我就是這么做的,屬于比較傳統,但是因為二代直流開關電源的采樣變壓器因為存在燒磁環現象,那么就需要采用這個電路了。因為電流互感器匝數比可以用2:2匝,這樣就不存在漆包線損傷問題。此外它的輸出電路設計的比較巧妙,通過兩個二極管與兩個電容實現采樣,這個電路可以比較好的獲得交流信號的峰值,二極管影響不大。

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