將電流互感器作為電壓互感器運(yùn)行，為作為測(cè)試附件出售的注入變壓器提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案。

工程實(shí)驗(yàn)室通常有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀，但很少有包括用于DC-DC轉(zhuǎn)換器閉環(huán)分析的注入變壓器。安捷倫將此類變壓器作為測(cè)試設(shè)備配件出售，但價(jià)格昂貴。Ridley Engineering和venable也銷售注入變壓器。非處方注入變壓器具有令人印象深刻的規(guī)格，但它們的價(jià)格也很高。請(qǐng)記住，它們只是變形金剛。作為替代方案，您可以通過將電流互感器作為電壓互感器來獲得具有成本效益的注入變壓器。

寬帶寬是設(shè)計(jì)變壓器時(shí)最難實(shí)現(xiàn)的參數(shù)。一方面，低頻性能需要更大的磁芯和更多的匝數(shù)，這增加了變壓器的物理尺寸。另一方面，高頻性能需要良好的耦合、小尺寸和最小匝數(shù)。

幸運(yùn)的是，電流互感器對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用都是可以接受的。例如，脈沖工程公司的PE-51687在鐵氧體磁芯上有一個(gè)100匝的初級(jí)繞組，沒有次級(jí)繞組。穿過芯線的孔可讓您使用絞合線自定義纏繞任意數(shù)量的次級(jí)匝數(shù)。導(dǎo)線用作被測(cè)電路的連接，并根據(jù)次級(jí)匝數(shù)提供驅(qū)動(dòng)電平。

因?yàn)槲覀冋跇?gòu)建電壓互感器，所以我們需要控制初級(jí)電壓。假設(shè)變壓器的初級(jí)電抗高于源的電抗，將50Ω電阻與初級(jí)并聯(lián)可以正確端接網(wǎng)絡(luò)分析儀源。對(duì)于低頻， 初級(jí)的感抗必須高于變壓器看到的戴維寧等效值（25Ω）。由于PE-51687的初級(jí)電感為20mH，因此變壓器工作的最低頻率為：Xl = 2×3.1416×頻率×Lprim。

重新排列，頻率 = 25/（6.28 × 20mH） = 200Hz。

200Hz的低頻截止電壓適用于小信號(hào)，但較大的電壓會(huì)通過超過磁芯的伏秒額定值來誘發(fā)磁芯飽和。PE-51687 主器件指定 600V × ms（1V 表示 600ms）。因此，驅(qū)動(dòng)電壓電平也會(huì)限制低端頻率響應(yīng)。

高頻響應(yīng)受初級(jí)電容的限制。例如，PE-51687 響應(yīng)可用于 5MHz，并且峰值超過該頻率（圖 1）。請(qǐng)注意，峰值非常大（+15dB），但與次級(jí)并聯(lián)的22Ω電阻會(huì)降低（圖2）。在大多數(shù)情況下，可以通過限制網(wǎng)絡(luò)分析儀的上限掃描頻率來避免峰值。

圖1.PE-51687變壓器的頻率響應(yīng)，具有8匝次級(jí)。

圖2.PE-51687變壓器的頻率響應(yīng)，次級(jí)電阻為22Ω。

圖1和圖2（以及后來的圖5）的網(wǎng)絡(luò)圖由0dBm的網(wǎng)絡(luò)分析儀源驅(qū)動(dòng)，分析儀的50Ω輸入由X10 （-20dB）FET探頭緩沖，如圖3的測(cè)試設(shè)置所示。本測(cè)試中的變壓器有八匝特氟龍絕緣 24-AWG 電線。（特氟龍對(duì)于電路連接很有用，因?yàn)榻^緣層可以承受焊接溫度，但任何電線都是可以接受的。匝數(shù)比為100：8時(shí)，變壓器的插入損耗為-21.9dB。因此，測(cè)量值（-42dBm）包括FET探頭損耗。

圖3.用于環(huán)路增益測(cè)量的注入變壓器設(shè)置。

要測(cè)試帶有注入變壓器的閉環(huán)系統(tǒng)，必須在某個(gè)時(shí)候斷開回路。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)分析儀A端口（圖3）的反射阻抗應(yīng)該很低，R端口上的反射阻抗應(yīng)該很高。這些條件很重要，因?yàn)槿绻^交越的閉環(huán)增益遠(yuǎn)小于<>，則變壓器注入的大部分信號(hào)將顯示在R端口上。

例如，如果R端口上反射的阻抗僅比A端口上反射的阻抗高九倍，則A端口上將僅顯示十分之一的信號(hào)。十分之九將出現(xiàn)在 R 端口上，與真正的環(huán)路響應(yīng)無關(guān)。這種情況需要一個(gè)阻抗緩沖器（即FET探頭）將網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入阻抗提高到其固有的50Ω電平以上。

在某些情況下，環(huán)路增益測(cè)試可以承受來自網(wǎng)絡(luò)分析儀的50Ω負(fù)載，但許多電源的輸出阻抗遠(yuǎn)低于50Ω，因此A端口上的負(fù)載不是問題。注意不要過驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的50Ω輸入。大多數(shù)分析儀將輸入限制為5V有效值，維修費(fèi)用可能很昂貴。衰減為-20dB的FET探頭允許大多數(shù)分析儀測(cè)量高達(dá)50V的電壓，而無需使用阻斷電容。

配置測(cè)試設(shè)置后，確定信號(hào)注入的正確電平。網(wǎng)絡(luò)分析儀更喜歡高于本底噪聲的更高信號(hào)電平，但電源在響應(yīng)大注入信號(hào)時(shí)可能不會(huì)線性運(yùn)行。在這種情況下，壓擺率、電流限制或削波可能決定電路行為。因此，建議使用略大于輸出紋波的信號(hào)。

PE-51687 的 100：8 匝數(shù)比可輕松提供大于大多數(shù)輸出紋波電壓的信號(hào)。對(duì)于 0dBm （224 mV有效值）輸入，變壓器輸出為18mV有效值（50mVp-p） - 良好的初始測(cè)試級(jí)別。網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出源可以調(diào)整注入水平。如果該布置不能提供足夠的范圍，您還可以通過增加或減少輔助匝數(shù)來調(diào)整驅(qū)動(dòng)電平。

對(duì)于低頻工作，脈沖工程公司的PE-51688提供具有200mH初級(jí)電感的80匝初級(jí)，可提供低至50Hz的有用信號(hào)。其伏秒額定值為 1200V × μs。對(duì)于更高的頻率，50 圈 PE-51686 是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)于非常高的頻率（高達(dá)100MHz），請(qǐng)使用羅氏線圈。這些高帶寬電流互感器具有內(nèi)部電阻器，用于分流初級(jí)繞組上的每個(gè)繞組，并在初級(jí)和磁芯周圍具有法拉第屏蔽。

分流電阻值乘以匝數(shù)產(chǎn)生近乎完美的50VValue，每個(gè)繞組上的電阻器將阻尼功能分配到整個(gè)變壓器。雖然價(jià)格昂貴，但這種變壓器幾乎無振鈴，并且可以輕松提供 100MHz 的信號(hào)（圖 4）。圖5的網(wǎng)絡(luò)圖顯示了一臺(tái)帶單匝次級(jí)的50：1（1V/A）變壓器，可從Pearson Electronics或Stangenes Industries Inc.獲得。

圖4.羅戈夫斯基電流互感器。

圖5.1V/A、50：1 羅氏線圈的頻率響應(yīng)，帶單圈次級(jí)。

使用電流檢測(cè)變壓器進(jìn)行信號(hào)注入的主要缺點(diǎn)是它們?cè)诘皖l下的性能較差。大多數(shù)波特圖在50Hz以下噪聲較大，通常超過80dB，這超出了大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀的本底噪聲限制。但是，大多數(shù)DC-DC系統(tǒng)在50Hz以下表現(xiàn)良好，不需要分析。如果需要低頻測(cè)量，則必須使用具有更大磁芯、更多匝數(shù)或兩者兼而有之的變壓器。這些變化增加了變壓器的物理尺寸，這在測(cè)試階段可能是一個(gè)缺點(diǎn)。您還可以降低頻率上限：當(dāng)今大多數(shù)系統(tǒng)的交越頻率遠(yuǎn)高于10kHz，這是PE-51687電流互感器的理想選擇。

審核編輯：郭婷