CN209132339U - 电压型开关变压器绕组关系测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电压型开关变压器绕组关系测量电路，该测量电路由电压脉冲源、电流检测电路、数值运算显示电路和电池供电电路四部分组成，电压脉冲源采用纯硬件电路，经过隔直流电容后激励开关变压器主绕组，同时检测绕组获知变压器主绕组的电感量，并经过单片机倒数运算后，用LED数码管显示。实用新型的有益之处是电路完整地集合了激励脉冲源和检测、显示端口，以最便捷的方式连接示波器和被测开关变压器，同时还可以指示出开关变压器主绕组的电感量，符合简单快速的测量要求。

Description

电压型开关变压器绕组关系测量电路

技术领域

本实用新型电压型开关变压器绕组关系测量电路涉及的内容属于电子技术领域，用于开关变压器绕组之间相位关系及匝比关系等的测量。

背景技术

开关电源中开关变压器是一个核心部件，往往是根据变压器的工作条件确定电路参数。同时，由于开关电源电路设计中布线的差异和开关变压器结构的差异，不同于工频变压器那样有统一的规范系列，每一款开关电源一般都需要定制开关变压器，特别是对于反激励式开关变压器，不仅要有合适的绕组匝比关系，还要有合适的相位关系，在电源装配前最好能核实开关变压器的这些关系，免得因变压器结构错误造成电源工作异常。

通常，对于变压器绕组相位关系的测量又称同名端关系的测量，其测量方法基本采用瞬时法：例如将直流电压加至变压器的一个绕组，用双踪示波器观察变压器另一个绕组在电源通、断瞬间的脉冲波形相位，若通电瞬间示波器指示正极性电压断电瞬间为负极性电压，则说明示波器探头所连接端与电源正极所连接端为同名端，反之则为异名端；也有用直流毫伏表或直流毫安表连接在变压器比对绕组上，若接通电源瞬间表的指针向正方向偏转，切断电源瞬间表的指针向反方向偏转，则接电池正极的端子与接电表正接线柱的端子为同名端，反之则为异名端。这种瞬时测量法不方便观察，还会造成开关变压器绕组电流过大。

变压器绕组匝数比的测量基本是根据电压比确定：在变压器的一个绕组上施加交流电压，测量比对绕组的感应电压，两者电压比就是它们的匝数比。若已知其中的一个绕组匝数，就可以计算出另一个绕组匝数。根据这一原理，市面上已经有专用的数字式变压器匝数比测试仪销售。由于开关电源变压器工作在高频环境，这里所施加的电压应该是高频交流电压，大多在100kHz上下。

在没有专用测试装置的情况下，实验室里经常采用正弦信号源输入至开关变压器的主绕组，信号频率调整至50～100kHz，信号幅度控制至1～5V，然后用双踪示波器测量主绕组和比对绕组的电压波形，从中可以看出它们的相位关系和幅度关系。这一测量方法虽然原理简单，但测试过程每次都要调整信号源的频率和幅度，开关变压器的引线端较短，同时连接信号源和示波器时很拥挤，如果加接测试引线又要增加焊接工作量，测试过程比较烦琐，连接线杂乱。如果有专用的测试装置会方便许多，本实用新型正是鉴于此类测量需要，设计一款专用测量电路，可大大简化测量的操作过程。

发明内容

本实用新型电压型开关变压器绕组关系测量电路用于开关电源中开关变压器绕组间关系的简单测量，从技术层面上看，具有以下特征：

电压型开关变压器绕组关系测试量电路由电压脉冲源、电流检测电路、数值运算显示电路和供电电路四部分组成，电压脉冲源采用74HC4060或CD4060芯片和UCC27517芯片组成的纯硬件电路，经过隔直流电容C9后，连接开关变压器主绕组L₁；电流检测电路对开关变压器主绕组的激励电流取样后，经过运放芯片TP1562做两级电压放大，采用峰值整流电路转换为直流电压，如附图1所示；所获得的电压值再经过单片机倒数运算后，用LED数码管显示开关变压器主绕组的电感量，如附图2所示；测量电路中设置有被测开关变压器的连接端和双踪示波器的连接端，用两节锂电池串联供电。

所述电压型开关变压器绕组关系测量电路的供电电路中串联有钳位二极管D5，在单极性电源供电的情况下为运放芯片提供了-0.7V的电源负电压，二极管D5采用硅整流二极管。

所述电压型开关变压器绕组关系测量电路的两级电压放大电路均设置有输出负电压钳位二极管D2和D3，D2和D3采用低耐压肖特基二极管。

所述电压型开关变压器绕组关系测量电路采用恒压激励方式，检测绕组电流获知变压器主绕组电感量L。

电压型开关变压器绕组关系测量电路所产生的有益效果：

电路完整地集合了激励脉冲源和检测、显示端口，以最便捷的方式连接示波器和被测开关变压器，同时还可以指示出开关变压器主绕组的电感量，符合简单快速的测量要求。

电压型开关变压器绕组关系测量电路的主要功能是测量绕组同名端关系和匝数比关系，显示主绕组的电感量是它的附带功能。开关变压器主绕组的电感量L也是一个重要的参数。测量过程中既然施加了激励信号，必定会形成电压电流数据，电压与其电流的关系与该绕组的电感量L有线性关系，很容易获取其电感量L的值。绕组电流变量Δi_L与电感量L的关系为

式中U是变压器主绕组的激励电压，其电压值基本恒定，本实用新型采用的激励电压值约为(7.4-0.7)V/2＝3.35V；t是激励时间，也就是激励脉冲的半周期。这里的脉冲频率设置为 64kHz，脉冲周期为15.625μs，激励时间t约为7.8μs。因此，绕组电流变量Δi_L由下式计算：

式中L用mH为单位代入，计算得到的电流变量单位为mA。例如当电感量为1mH时，电流变量是26mA。经过电容隔离直流后的激励电压是正负对称电压，绕组电流也为正负对称电流，所以1mH电感量对应的单极性电流峰值为13mA。

计算式中电流变量与电感量成反比例，必须由单片机进行倒数运算后显示数值。LED数码管也兼作了电源指示灯的功能，打开电源开关，LED数码管即亮。

附图说明

附图1是电压型开关变压器绕组关系测量电路的激励脉冲产生和激励电流检测部分。

图中L1是被测变压器主绕组，L2是被测变压器比对绕组，P2、P3、P4、P5是双踪示波器探头连接端，Y1是晶体谐振器，P1a、P1b是供电锂电池接插件，K1是电源开关。

附图2是电压型开关变压器绕组关系测量电路的数据运算和数据显示部分。

图中P6是单片机程序的下载端口，DS1是LED数码管。

附图3是实际测量中示波器显示的激励电压曲线和电流取样电压曲线。

图中曲线1是激励电压，显示为近方波；曲线2是电流取样电压，显示为三角波。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的实施作进一步说明。

本实用新型电压型开关变压器绕组关系测量电路应当与双踪示波器配合使用，相位关系和匝比关系从示波器批示的波形中获取。测量时，被测量变压器的绕组分布应该事先明确，主绕组连接线连接于变压器的主绕组，另一绕组连接线连接于变压器的比对绕组，并接上两个示波器探头，通电即可工作。显示的两组波形曲线互为同相，说明双踪示波器的两个探头对应的线端是同名关系。如果显示的两组波形曲线互为反相，则说明双踪示波器的两个探头对应的线端是异名关系。

数字显示以mH为单位，电感量的有效测量范围为0.2～5.0mH。单片机做倒数运算时，可以按输入0.5V时显示1.00mH为标准处理，最大显示为5.00mH，对应的最小输入电压为0.1V。超出5.00为测量范围之外，统一显示为888。最小显示为0.20mH，对应的最大输入电压为2.5V。小于0.20也为测量范围之外，统一显示为000。

相对应的运算放大器设定电压增益时，5.00mH电感(峰值电流2.6mA)应当输出0.1V电压；1.00mH电感(峰值电流13mA)应当输出0.5V电压；0.20mH电感(峰值电流65mA)应当输出2.5V电压。如果电流取样电阻定为1.2Ω，理想情况下，每一级电压放大电路的电压增益为5.7倍。受芯片的频率响应限制，实际电压增益需要再提高。

Claims (3)

1.电压型开关变压器绕组关系测量电路，其特征是：由电压脉冲源、电流检测电路、数值运算显示电路和供电电路四部分组成，电压脉冲源采用74HC4060或CD4060芯片和UCC27517芯片组成的纯硬件电路，经过隔直流电容C9后，连接开关变压器主绕组L₁；电流检测电路对开关变压器主绕组的激励电流取样后，经过运放芯片TP1562做两级电压放大，采用峰值整流电路转换为直流电压；所获得的电压值再经过单片机倒数运算后，用LED数码管显示开关变压器主绕组的电感量；测量电路中设置有被测开关变压器的连接端和双踪示波器的连接端，用两节锂电池串联供电。

2.根据权利要求1所述的电压型开关变压器绕组关系测量电路，其特征是：供电电路中串联有钳位二极管D5，在单极性电源供电的情况下为运放芯片提供了-0.7V的电源负电压，二极管D5采用硅整流二极管。

3.根据权利要求1所述的电压型开关变压器绕组关系测量电路，其特征是：两级电压放大电路均设置有输出负电压钳位二极管D2和D3，D2和D3采用低耐压肖特基二极管。