高频交流信号采样电路设计

传感器技术 2019-03-10 07:00

在做高频电源,经常涉及高频交流信号的采样,传统的采样电路如下图:



该电路适合电压采样也适合电流采样,图中的变压器,用于电压采样,则是变压器,用于电流采样,则是电流互感器,变压器与互感器可以认为是相反使用的,比如变压器一般用于降低电压,匝数比50:1,而互感器,则降低电流,匝数比1:50,互感器输出一般需要有闭合回路的终端,比如一个小电阻,这个读者自己调整。


对于电压采样来说,当原边输入电压太低,通过变压器降压后,因为整流二极管的压降存在,采样的电压会偏低,低电压下误差较大。对于电流采样来说,当原边电流电流较小时,因为二极管的存在,会引起相位误差。一代高频感应加热电源,需要自动锁定电压与电流的相位,实际使用中,不同功率下,相位波形存在偏动。

因为引入了二极管,在低压低电流段引入误差,为了更好的解决二极管的问题,采用高速运放来处理,如下图:



这是利用单电源高速运放来获取半波电压或者电流,注意,必须要高速运放,一代高频电源工作在1MHz,为了获得比较好的相位,选用了100MHz的高速比较运放获取相位。

很多时候变压器或者互感器,都是用小磁环做的,原边和副边都用漆包线绕制,然而因为很小的磁环,环形结构,漆包线多次反复绕制,很耗时间,并且很容易把漆包线的漆损伤,最后导致磁环短路,一般的操作方法往往是浸漆,或者灌环氧树脂,操作起来比较麻烦,当然也可以买专业做好的磁环。二代高频电源电压采样用的是50:2匝,目前发现有几个磁环因为短路烧坏了。

这段时间看了一个英国的高频采样电路,如下图:



这个电路让我眼睛一亮,它是通过两颗大电阻和一个2:2匝低匝数的电流采样环来实现电压采样,这个不奇怪,因为220VAC 50Hz交流信号采样,我就是这么做的,属于比较传统,但是因为二代高频电源的采样变压器因为存在烧磁环现象,那么就需要采用这个电路了。因为电流互感器匝数比可以用2:2匝,这样就不存在漆包线损伤问题。此外它的输出电路设计的比较巧妙,通过两个二极管与两个电容实现采样,这个电路可以比较好的获得交流信号的峰值,二极管影响不大。

多看别人的设计,多总结,可以让自己理解的更加深入。


本文作者:面包板社区博主“凤舞天”


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