Medición diferencial de alto voltaje usando un transformador

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Tengo preguntas acerca de las limitaciones de usar un transformador de potencia con alimentación de red (por ejemplo, un pequeño transformador de montaje en PCB de 6VAC 1VA) como una sonda diferencial barata, para que las formas de onda se puedan observar de manera segura en un osciloscopio.

Mis preguntas se refieren a este esquema, que no pretende ser un circuito real sino que me permite referirme a los diversos elementos:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Vin1 y Vin2 son dos puntos cualquiera en un circuito alimentado por la red a través del cual se desea la medición diferencial. R1 representa una impedancia de entrada de alcance estándar. Por ahora, ignoremos R2, C2, C1, R4 y R5.

Tengo entendido que con un transformador ideal, esta es una forma segura de mostrar con precisión una forma de onda de voltaje de red típica. Sin embargo, un transformador real tendrá una fuga de modo común representada aquí por C1. Esto debería significar que el "CMRR" del transformador (como si lo fuera) se deteriora a medida que aparece un contenido de frecuencia cada vez mayor.

  1. Mi pregunta principal es: ¿este problema de modo común presentará un peligro para un osciloscopio al sondear un circuito como un controlador de ángulo de fase con bordes rápidos? ¿El contenido de alta frecuencia y alto voltaje se acoplará de forma cautiva directamente en el transformador, lo que resultará en un corto a través de la carcasa del conector BNC del alcance?

  2. Si este acoplamiento pudiera ser un problema, ¿bastaría con la adición de un filtro simple como R2 C2 para resolverlo, suponiendo que al usuario no le importara la pérdida en el ancho de banda de medición?

  3. ¿Las resistencias como R4 y R5 son una forma suficiente de minimizar la carga en el circuito que se está midiendo?

pregunta replete

2 respuestas

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En primer lugar, no puede esperar un funcionamiento ideal del transformador a menos que sea grande se dibuja corriente secundaria; debe realizar una carga de resistencia BAJA en el secundaria para lograr esto (el núcleo del transformador de lo contrario ve Las grandes fluctuaciones del campo magnético, y que causa la distorsión de la forma de onda).

No hay un peligro significativo de la filtración de la señal en modo común, si el transformador está diseñado para alimentación de CA (el pin de 'tierra' es tan probable que le produzca fallos cuando caiga un rayo cerca). La capacidad de la sonda del osciloscopio es comparable a (o superior a) La capacitancia C1 esperada. Puede importar el pin de la secundaria. está conectado a tierra, sin embargo; experimentar con un generador de funciones conectado Modo común a los cables primarios de bobinado. C1 podría estar en el orden de 50 pF. El bobinado secundario y la impedancia de carga, a menos que sea MUY alta frecuencia, será mucho menor y dominará.

Sin embargo, si espera mucha información, hay un transformador de aislamiento. diseños que incluyen blindaje, y es posible conectar a tierra núcleo magnético de algunos transformadores comunes (que tendrán un efecto similar).

El filtrado suele ser una mala práctica en la medición; la mayoría de los osciloscopios Manejar con gracia los transitorios transitorios.

R4 y R5 reducirán la carga, pero también (ligeramente) filtrarán la carga señal (más de lo que piensa, porque a altas frecuencias, el transformador tiene pérdida). En el lado primario, no estaría mal poner un modo común Choke (ya que solo quieres la señal de diferencia).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Whit3rd
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Suponiendo que tiene su transformador del lado HV al circuito, 6v del lado del alcance ...

1) La corriente conducida a través de C1 no debe causar un peligro para el alcance a tierra. Es probable que agregue picos a sus lecturas. Puede obtener transformadores de red con una pantalla de entrelazado, diseñada para proteger C1. Conecte la pantalla al campo de alcance, toda la corriente C1 fluirá allí y ninguna se activará en el devanado de 6v.

2) R2 C2 reducirá el ancho de banda del modo diferencial, que no es necesario (ver más adelante).

3) R4 R5 reducirá la carga en el circuito, pero probablemente no sea necesario. Si el lado de la red está al circuito bajo prueba, entonces no debería haber necesidad de usar R4 y R5, ya que la impedancia será relativamente alta. Un condensador en serie podría ser útil para el acoplamiento de CA, porque aunque la impedancia de CA es alta, la resistencia de CC es baja y la capacidad de realizar una medición en presencia de la polarización de CC es útil.

Un transformador de red ordinario se basa en un núcleo de hierro diseñado para ser una pérdida baja (ish) en las frecuencias de red, y muy poco más, es decir, lo más barato posible. La respuesta de frecuencia / fidelidad de forma de onda puede ser inadecuada para componentes por encima de la frecuencia de la red. Es muy probable que esos bordes afilados que mencione no sean visibles, al menos no en su forma o amplitud original.

Las personas usan transformadores para medir de la forma que has dibujado, pero tienden a ser de ferrita o de núcleo de aire, si buscan un ancho de banda real.

    
respondido por el Neil_UK

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