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标题: 廉价实用易复刻的耐压测试仪原理及制作 [打印本页]

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:02
标题: 廉价实用易复刻的耐压测试仪原理及制作
本帖最后由闻太师于 2024-4-11 15:59 编辑

一、序

玩电多年，陆陆续续买了一些电容。电解的耐压有没有虚标，无丝印的MLCC具体耐压大概又是多少？为了满足这一好奇心，需要一个耐压测试仪。耐压测试仪的原理并不复杂，一个高阻高压电源，外加一个电压表头就够了。DIY的痛点在于外壳挖洞，显示屏/数码管、按键、充电口、开关，这些都要在外壳上挖洞。本人多少有点强迫症，无法忍受多个模块之间的导线，也无法忍受铜挖得不整齐。本人习惯把整个电路做在一块或两块PCB上，这样一来对挖洞的精度要求更高了。为了少挖洞尽量不挖洞，结果有了本帖的内容，先上成品图。所有的洞都挖在面板上，不用自己动手。外壳本身除了IC紧锁座手柄需要开槽，别处完全无须挖洞。本人拍照水平一般，所有发光物体拍出来都有较大失真，实际效果要比照片好。
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二、电路简介

整个电路分为高压发生（升压）电路、放电电路、电压显示电路、锂电池充电电路、锂电池电量指示电路几部分。其中高压发生（升压）电路、放电电路做在一块PCB上，称为核心板或主板；电压显示电路、锂电池充电电路、锂电池电量指示电路放在另一块PCB上，称为显示板或面板。后面你会发现，正是这样的划分，使外壳几乎无须挖洞。

2.1 核心板
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2.1.1 升压电路

升压电路为flyback反激拓扑。MAX668为主控IC，Q1 AO3400为主开关管，TTRN-0630H为1：15升压变压器。R7、C5、D5组成尖峰吸收电路。R8、R9、R12组成电压反馈网络。D7、R15组成电流反馈网络。R20、C10、D9组成保护电路，防止MAX668被击穿。电阻R10控制MAX668输出的PWM波频率，200K电阻对应约250KHz。下拉电阻R16把MAX668 10脚SHDN#拉低，芯片禁用输出关闭。自锁型双刀双掷开关（8.5x8.5mm）用于切换电路工作状态，按下时MAX668 10脚SHDN#上拉为高电平，芯片使能，升压电路工作。

MAX668内部基准电压Vref为1.25V，DUT未插入IC紧锁座时，输出电压为Vout=Vref*(1+(R8+$9)/R12)=195V，略小于200V。此时为恒压状态。后文在不特殊说明的情况下，均称其为200V。电路在负反馈作用下，FB点维持在1.25V。当DUT插入时，电流在R15上产生电压降，当R15对地电压达到达到1.25+Vd7时，二极管D7导通，此时电路进入恒流状态。Vd7为二极管D7正向导通电压，约为0.6V。按电路中元件参数，恒流值为（1.25V+0.6V）/1.6K=1.16mA。

2.1.2 放电电路
双刀双掷开关SW1抬起时，MAX668 10脚SHDN#被R16拉低，升压电路停止工作。同时DUT+与放电电路接通，放电电路工作。简要描述一下其工作原理。DUT+通过R19、R18对Q2 G极电容充电，当Vgs达到阈值时Q2导通。DUT+通过Q2 漏极源极、R17形成回路，DUT放电。当R17两端电压达到约0.6V时，Q3导通，抑制Q2 Vgs上升，使R17两端电压维持在约0.6V。如果流过R17的电流增大，则Q3 Vbe上升，集电极电流增大，R19、R18电流增大，R19、R18两端电压增大，Q2 Vgs减小，Q2漏源电流减小，R17电流减小。反之依然。放电电流约为0.6/R17，按照图中电路参数，放电电流约为60mA。

2.2 显示板
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2.2.1 ICL7107供电电路
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ICL7107需要±5V双电源供电，单节锂电池供电需要升压和负压。SX1308一颗芯片同时完成升压和负压。U2、L1、R3、R5、D2、C6等组成Boost电路，产生+5V电压，其原理无须过多解释。C1、C2、D1、D3组成负电压电荷泵电路，产生略低于-5V电压。稍微解释一下其工作原理。SX1308 1脚SW输出高电平时，D3导通、C1充电，电压为左正右负。SW输出低电平时，C1左边接地，右边为负电压，D1导通，C2充电。需要说明的是，SW输出的高电平不是SW1308的+3.7V供电电压。而时Boost输出的+5V电压，加上D2的正向导通电压。空载时，电荷泵输出的负电压（的绝对值）为5V加上D2正向压降，再减去D1和D3的正向压降，所以略低于-5V。正电压有稳压，负电压没有稳压。

2.2.2 ICL7107电压表头电路
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U9、R10、R12、R14、R19组成外置基准电路，产生1V基准电压。R16、R17、R18组成1%分压电路，用于把DUT+的 0~200V电压转换为0~2V，输入到ICL7107正信号输入脚INHI。R8、R9、R11组成另一个1%分压电路，用于把DUT-分压后输入到ICL7107负信号输入脚INLO。D4用于限制数码管亮度。J2是起跳线作用的3个焊盘，无须焊接。数码管为自制，后文会详细说明。其它元件都是ICL7107必须的，无须多言。如须进一步了解，请查ICL7107手册。

2.2.3 充电和电量指示电路

这部分没太多好说的，电路基本上固定的，照抄即可。唯一要说的是锂电池电量指示芯片，本人用的是HM1160。其丝印是60AA，同样丝印的还有IN60、HX70、YBR60AA，应该都差不多。

2.3.4 PCB展示
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作者: 石墨 时间: 2024-4-4 16:14
刚看了这个帖子测个压敏电阻

楼主就开源了，高手

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:19
三、设计中的一些考量
这部分内容比较长，没兴趣的朋友可以跳过。

3.1 高压发生电路方案的考量

一个专业一点的耐压测试仪，电压通常需要达到数千伏，比如常见的3000V。对于普通电子爱好者，通常用不到那么高的电压，一般来说一二百伏也就够了。当然，如果你经常玩ACDC开关电源、电蚊拍、电子脉冲电火器之类的另当别论。锂电池供电，升一二百伏有很多方案可以选择，比如震荡电路+升压变压器，DCDC Boost都可以。震荡电路+升压变压器方案通常需要自己绕制变压器，且不易做成恒流型，故放弃。为啥非要做成恒流型，因为测电容耐压速度快，稍微了解一下RC电路的都能明白。Boost电路升压通常不超过10倍，单节锂电池最低电压按3V算，需要两级升压才行。两级升压也能做成恒流形式，但输出电压范围会收到限制，因此也放弃。flyback反激电路可升压，也可降压。不过变压器通常也需要自制，因此一开始本人是比较犹豫的。

网上闲逛的时候无意中看到一个SX1308 flyback电路，用的是成品变压器（oshwhub.com/tomiaaa/SX1308-Flyback）。变压器是东洋产的闪电灯变压器，采用EE5.0磁芯，升压比1:10。最重要的是该变压器便宜还包邮，SX1308也是我熟悉的芯片，还便宜，一下子兴趣就来了。然而计算（计算方法后边会说）后发现1:10的升压比，做不到3V升200V。为啥非要升200V，因为200V是常见的3位半、4位半电压表的标准量程之一。搭建实际电路也证实输出电压只能达到170~180伏。这个电压也够了，不过这样就没什么挑战了。幸运的是在网上找到了一款1:15的闪光灯变压器，同样是体积小巧，且便宜包邮。有朋友想买的话请在某宝搜EE5.0 1:15 闪灯灯之类的关键字。我没找到这款变压器的手册，好在卖家描述里提供了一部分参数。
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拿到这款变压器后马上开始测试，电路可以正常工作，输出电压也能达到预期，只是通电没一会变压器就烫手。输入3V，输出200V 1mA，功率这么小就烫手。SX1308的开关频率是1.2MHz，我只能怀疑变压器在1.2MHz下的损耗太大。而SX1308的频率能不能调节，只能换控制芯片了。

网上闲逛发现好多开源的辉光管升压模块，单节锂电池供电，输出170V，且也是用的类似的东洋闪光灯变压器。主控大体分为MAX668和LM3841两种，电路大同小异。查了一下价格，MAX668最便宜的才2元左右还包邮，LM3841则贵一些。就选MAX668了。电路搭好了先把MAX668的开关频率设为500KHz，变压器还是用我之前买的TTRN-0630H。实验发现变压器稍有点热但不烫手，把频率改为250KHz手再试，基本不热了。频率再高点应该也没事，我懒得试了。

3.2 保护电路的考量

高压发生器最开始是没加保护电路的，电路图长这样子。
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为了说明问题，这里再说明一下恒流原理。先插入DUT，锁紧IC紧锁座，再按下测试按钮，MAX668开始工作，电流流过DUT和R15。当DUT-电压超过1.25+0.6=1.85时，D7导通，FB点电压上升。MAX668 5脚检测到以后减小占空比，输出电流减小，R15电压下降，使FB点电压维持在1.25V。当DUT电流减小时，R15电压减小。当DUT-电压低于1.25+0.6=1.85时，D7截止。在R8、R9、R12的反馈作用下，输出电压必然升高，DUT电流增大。所以通常情况下DUT的电流会稳定在1mA多一点（确切的说是不超过1mA多一点），FB点电压稳定在1.25V。看起来没什么问题。测试好像也没发现什么问题。然而玩着玩着，突然烧坏了一片MAX668。开始没太在意，以为是个意外。可是没多久又烧坏了，经过一番分析，终于找到了原因。

假如先按下测试按钮，再插入DUT会怎么样呢？按下测试按钮，MAX668工作。因为没插DUT，没有电流流过R15，DUT-为零，D7截止。在R8、R9、R12的反馈作用下，输出200V电压。此时插入DUT，假设是电容。因为电容电压不能突变，瞬间相当于短路。此时200V电压全部加在R15上。FB点电压也会瞬间达到近200V。而MAX668 5脚能承受的电压极限是6V。结果就是MAX668立马被击穿，DUT也可能会烧坏。如果DUT是二极管呢？因为二极管正向压降只有0.6V，MAX668同样会击穿。就算DUT是稳压二极管，压降最多几十伏，情况好不到哪去。这是一个巨大的缺陷，必须采样保护措施。

本人最开始的想法是在MAX668 5脚对地并联一只TVS，吸收一部分电压冲击，使MAX668有时间反应。然而查了一下常见的TVS手册，结果很失望。TVS工作电压越低，漏电电流越大。本人能找到的TVS最低工作电压是3.3V，漏电电流为百微安级，这会严重影响电路正常工作。TVS不行，只能想到稳压二极管了。稳压二极管的问题是相应速度慢，据说是微秒级。也就是说从200V的电压出现，微秒级的时间后到稳压二极管才能嵌压。结果是在其嵌压之前，MAX668就已经击穿了。本人特意查了一下常见的稳压二极管手册，均没有找到响应时间之一参数。业余条件下又没有条件测试，只能根据道听途说，按微秒级的响应时间设计电路了。稳压二极管响应速度慢，咱就通过RC延时电路，稍微拖延一下时间。保护电路见下图中的红圈。按图中元件参数，可以延缓微秒级的时间，使200V的电压不会一下子加在MAX668 5脚，进而有足够的时间做出反应，恒定输出电流不至于过压。R20、C10参数本人取得比较猛，这么大的数值出现在反馈电路里通常影响电路的稳定性，这一点后边会做分析。不怕烧芯片的朋友可以把R20、C10的数值减小一些试试。
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稳压二极管D9的选型这里简单分析一下。因为MAX668 5脚能承受的电压极限是6V，所以稳压二极管必须选6V以下的。表面上看，1.25V以上，6V以下都差不多。实际上太高不行，比如5.6V，因为有误差，实际的稳压值可能接近或超过6V，起不到保护作用。那低点行不行，比如3.3V？也不太好。仔细观察稳压二极管的手册会发现，其与TVS有类似特性，也是稳压值越低，反向漏电电流越大。下图是SML47xx系列塑封稳压二极管参数，3.3V的漏电电流高达100uA，而11V的才0.1uA。
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另外玻封稳压二极管，漏电电流通常比塑封的小，如下图中ZMM系列玻封稳压二极管，玻封ZMM5V1的漏电电流，25度是为0.1uA，125度是2uA。而上图塑封的SML4733A，同样是5.1V，漏电电流却高达10uA。比较之下，D9最终选择了ZMM5V1。
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3.3 高压发生电路稳定性的考量

如前文所述，数值较大的保护元件R20、C10，在反馈网络里会形成附加的零和/或极点，通常会影响整个反激电路的稳定性。另外反激电路通常需要做环路补偿，这里并没有做，会不会引导起不稳定，现在简要分析一下。电流反馈型反激电源功率级传递函数波特图如下所示。注意下图中红色曲线只是示意图，具体形状需要根据图中左下角的公式代入相应参数计算。公式中所需的某些参数，MAX668手册中并未提供，只此这里只能做定性分析。还有，图中的零极点频率、增益等数值还会随负载等参数变化，不是常数。
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要分析其环路稳定性，还需要画出其反馈函数β波特图。假如电路中没有R20、C10这两个元件，则反馈电路为纯电阻网络，反馈函数β=R12/(R8+R9+R12)=0.0064。用分贝表示为β=20*log10(0.064)=-44dB，基波特图如下，蓝色表示β。
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环路传函数为功率级传递函数与β相加，在波特图上表现为功率级传递函数曲线下移，如上图中黄色所示。黄色曲线与0dB线以-20dB/dec斜率相交，由负反馈理论可知，系统是稳定的。黄色曲线与0dB线交点处的频率即为穿越频率。可见其值很小，系统带宽很窄。带宽窄意味着动态响应差。对通用电源来说，这是很糟糕的。不过对本应用来说够用了。R20、C10的加入，必然会在β中产生附加的零极点（零极点的计算见后文），而实际测试表明系统是稳定的，那只能说明穿越频率很低，附加的零极点都在穿越频率之外，故不影响系统稳定性。
熟悉反激电源的朋友一定会问，为什么常见的光耦反馈型反激电源都做环路补偿呢？
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上图为典型的光耦反馈型反激电源传函波特图，图中黑色为功率级传函，蓝色为反馈函数β，黄色为环路传函。仔细观察蓝色曲线会发现几点：
（1）曲线中有一个原点极点，一个零点，一个极点。这是做补偿用的。
（2）曲线中段是正值（而本应用中是负值）。这是因为光耦及外围元件有增益。曲线中段是正值，会使环路传函曲线总体会上移，与0dB线交点右移。如果β函数中没有那些零极点，环路传函与0dB线交点就不一定是是-20dB/dec。可见这种情况必须做环路补偿，一方面稳定系统，另一方面展宽系统带宽，改善动态响应。对于通常电源来说，这是必须的。而本应用中，反激电源工作在特定环境，无须补偿。

3.4 ICL7107供电和基准源的考量

ICL7107在基准为0.1V时可以单电源工作，不过本人担心过低的基准会降低信噪比影响读数精度，故选择了1V基准源，这就得用正负双电源了。手册里只是说ICL7107需要±5V供电，并没有说最低允许的电压是多少。而手册里给的负电源参考电路是个电荷泵，5V输入只能输出-3V多。这给本人的感觉是只要正负电源的总电压达到一定数值，ICL7107就能正常工作。按这个思路，锂电池不做升压，直接为ICL7107提供正电压，并产生一路稳定的-5V应该也能正常工作。负电压电荷泵通常没有升压和稳压的功能，因此只能考虑DCDC方案。常用的负电压的DCDC芯片并不多，本人知道的也就是MC34063了。而MC34063最高频率才100KHz，通常也就几十KHz，需要的外围电感、电容体积较大。因为正电压低于5V，还不确定ICL7107一定能正常工作。相比之下，SX1308频率高，外围电感、电容体积较小。组成Boost+负电压电荷泵，元件个数没比MC34063多几个，显然是更好的选择。有人会说，开关电源会对ICL7107造成干扰，影响性能。这个问题无须多虑，因为网上售卖的ICL7107电压表头，其负电压都是基于电感工作的。能大量售卖的东西，性能不一定好，应付一般应用也够了。为了减小开关波纹的影响，电路里还是增加了L2、L3，抑制波纹。后续的实践也证明，这个供电电路没有对ICL7107的性能造成明显的影响，读数足够稳定。

ICL7107内部有一个约6.2V左右的基准。一方面这个“约”到底是有多大误差手册没说，本人又不想用电位器手工调整。另一方面手册里说数码管的电流较大，影响基准性能。再者TL431才几分钱，索性直接用外置基准了。通常TL431的限流电阻接在阴极，这里却接在了阳极（R19），为何？

3.4 ICL7107共模输入的考量

手册里说，ICL7107的负信号输入脚INLO，单端输入时接地；差分输入时接负信号输入同时最好接COM脚（40脚），以便消除共模信号。一般的应用，电压表头和被测电路不共地，INLO接COM没问题。本应用电压表头和高压发生电路共地，INLO接COM会影响电路正常工作。因此INLO即不能接地，也不能接COM。好在INLO连接分压后的DUT-，共模电压不大，且ICL7107本身有86dB共模抑制比，共模电压对读数精度影响不大。

四、组装

按电路图焊好元件，分别调试好核心板和显示板，有几点这里说明一下。
（1）用0805 LED配合PCB开槽，实现数码管。PCB按数码管8字型开槽，LED发光面超下，反向焊。
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PCB的另一面贴上导光膜。有条件可以贴专业导光膜，没条件找透光不透明的材料也可，比如白纸、不干胶、白胶带等都可以。
（2）USB插座倒栽葱插入焊盘，并焊在焊盘上。USB插座纯铜引脚易断，从废板上切下焊盘焊在USB插座上做转接，没有的话直接连线也可以。
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（3）IC紧锁座引脚不够长，为此在画PCB的时候，在其原焊盘外侧多画了两排焊盘。找一块空板，切下IC紧锁座部分做为转接板，延长管脚。
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（4）找块空的核心板，用双面胶将电池粘上，做为电池支架。用电钻把顶部两2个2mm的焊盘扩到3mm。本人用的电池是小米1S手机用的飞毛腿电池，只用了一年就下岗了。珍藏了10年，电力依旧强悍。
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（5）将显示板、核心板、电池支架，下端用香蕉座自带螺丝固定在一起。
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核心板上端用M2铜柱做支撑柱，再套上塑料隔离柱，用来支撑电池支架。
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（6）找一个F4型接线盒做为外壳，扔掉盖子，将四周凸起部分铲平，IC紧锁座对位位置开槽。底下四个固定柱内侧切掉一半，中间贴好泡沫缓冲胶，做为电池舱。
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（7）将固定好的三块板子放入外壳，用M4平头螺丝固定。打开开关电源，按下测试按钮，显示空载电压197V，理论值约195V，可知满量程误差约1%。
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好像忘了展示焊好的PCB，这里补上。
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作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:24
补充
这部分也比较长，不感性兴的可以跳过

5.1 计算给定变压器最高输出电压

专业开关电源设计，其流程是根据给定的输入输出电压电流，设计变压器。这里相反，变压器是指定的，购买之前需要计算能否满足给定的输入输出电压电流。反激电源有CCM、DCM两种工作模式，不同模式输出电压与输入电压对应关系不同，需分别计算。
CCM、DCM临界也须计算出来，以判断工作模式。
CCM、DCM临界方程为2*Lm*fs/R = N^2*(1-D)^2。
CCM稳态电压增益为M = Vo/Vi = D/(N(1-D))。
DCM稳态电压增益为M = Vo/Vi = D/sqrt(2*Lm*fs/R)。
式中Lm为变压器初级线圈电感，fs为开关频率，R为负载电阻，N为变压器初级与次级匝数比，D为占空比。解方程1可求出负载R的临界值，负载电阻大于此值为DCM模式，小于此值为CCM模式。

本应用中给定参数为，最低输入电压3V，输出最高200V/1mA。200V/1mA对应负载电阻200KΩ。为留出富裕量，取200V/2mA=100kΩ。根据电路图，反馈电阻为R8+R9+R12=1.3MΩ+1.2MΩ+16KΩ=2.516MΩ，即空载时负载电阻为2.516MΩ。MAX668最大占空比的最小值为0.85。TTRN-0630H变压器N=1/15，Lm=20uH，fs=250KHz。根据上述信息，写出MATLAB代码，分别计算出CCM/DCM临界负载电阻R，CCM模式100K负载电阻对应占空比D，也计算出DCM模式负载电阻在一定范围内对应的占空比D。如果占空比小于0.85并有一定富裕量，则认为该变压器可以满足需求。

% 画flyback电路占空比D与负载电阻R关系曲线

clc; clear;
M = 200/3;             % Vin=3V,Vout=200V
fs = 250e3;             % 开关频率250KHz
Lm = 20e-6;             % 变压器初级电感20uH
R = 3000 : -10 : 100;
R1 = R*1e3;

% DCM模式，依据：M = D/sqrt(2*Lm*fs/R) M为flyback增益(Vout/Vin)
% Lm为变压器初级电感，fs为开关频率
D = M*sqrt(2*Lm*fs./R1);
plot(R, D);
xlabel('负载电阻(kΩ)');
ylabel('占空比');

% 计算100KΩ负载电阻对应的占空比
D1 = M*sqrt(2*Lm*fs/100e3);
fprintf('100KΩ负载电阻对应的占空比D=%f\n', D1);

% 计算flyback CCM/DCM边界
% K = 2*Lm*fs/R = N^2*(1-D)^2;
N = 1/15;
Dmax = 0.85;
R2 = 2*Lm*fs/(N^2*(1-Dmax)^2);
fprintf('CCM/DCM边界 R = %f\n', R2);

运行以上代码，得到结果
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可见，CCM/DCM临界负载电阻为100KΩ，本应用中工作模式为DCM，且占空比有足够富裕量，TTRN-0630H这款变压器满足需求。

5.2 高压发生电路保护元件产生的零极点计算

[attach]2077668[/attach]

根据电路图可知，R20、C10连接点为反馈信号。R20、C10串联后与R12并联，再与R8、R9串联。传递函数β为C10对地电压与R8上端对地电压之比。为了求出C10对地电压，可设R8上端对地电压为1，根据电路结构可求出FB点对地点压，再根据FB点对地点压即可求出C10对地电压。因为假设R8上端对地电压为1，所以此电压就是β。为了避免枯燥繁琐的分式多项式整理，用Maxima辅助整理，写出脚本：

/* 耐压测试仪V2反激电路反馈网络零极点计算 */
Xc10 : 1/(s*C10);       /* C10复阻抗 */
Xs1 : R20+Xc10;       /* R20与C10串联复阻抗 */
Xp1 : R12*Xs1/(R12+Xs1); /* R20与C10串联，再与R12并联的复阻抗 */
Xs2 : R8+R9+Xp1;       /* R20与C10串联，再与R12并联，整体再与R8、R9串联的复阻抗 */
Vfb : Xp1/Xs2;          /* FB点对地电压 */
beta : Vfb*Xc10/Xs1;    /* C10对地电压，即β（因为设定R8上端对地电压为1）*/
beta1 : ratsimp(beta); /* 对β整理化简 */
n : num(beta1);       /* β分子 */
d : denom(beta1);       /* β分母 */
solve(n, s);          /* 求零点 */
solve(d, s);          /* 求极点 */

运行脚本得出β传函数：
[attach]2077671[/attach]

该传函没有零极，有一个极点：
[attach]2077672[/attach]

手工整理得：(R8+R9+R12)/{C10*[(R12+R20)*(R8+R9) + R12*R20]}
用MATLAB代入元件参数
clc;clear;
R8=1.3e6;
R9=1.2e6;
R12=16e3;
R20=100e3;
C10=100e-9;
(R9+R8+R12)/((C10*R20+C10*R12)*R9+(C10*R20+C10*R12)*R8+C10*R12*R20)

得出极点频率为86.2826，这是角频率，除以2π才是Hz，有点恐怖，我是不是算错了！？

6.3 高压发生器MOS管漏源峰值电压计算

反激电路主MOS管断开时，其漏源承受的峰值电压Vds由3部分组成，Vinmax、Vor、Vspike。
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Vinmax为最高输入电压，本应用中为4.2V。Vor为变压器次级反射到初级的电压，其值为Vor=(Vo+Vd)*N。Vo为输出电压220V，Vd为整流二极管压降，N为变压器初级与次级匝数比。计算得Vor=13.3V。Vspike为变压器初级漏感Lleak与MOS漏源寄生电容Coss谐振产生的尖峰电压。Vspike=sqrt(Lleak/Coss)。TTRN-0630H初级漏感Lleak为700nH，AO3400漏源寄生电压Coss为100pF。代入参数得Vspike=84V。MOS管承受的峰值电压Vds=4.2+13.3+84=101.5V，远超AO3400漏源极限电压30V，必须加尖峰吸收电路。网上开源的辉光管升压电路几乎都没有尖峰吸收电路，本人认为应该加上。

5.4 反激变压器发热问题

前边说过，TTRN-0630H这颗变压器，频率1.2MHz时特别烫手、500KHz时微温、250KHz时几乎不热。开始本人以为是其磁芯不适合高频，将其初级当电感接入XS1308 Boost电路，次级悬空，结果变压器几乎不热。然后做了一些对比。
当变压器用时迅速烫手，频率1.2MHz，输入3.5V。输出200V*1mA=0.2W，忽略效率输入电流为57mA。
当电感用时不热，频率同样1.2MHz，输入3.5V。输出7V*220mA=1.54W，忽略效率输入电流为440mA。
变压器发热说明损耗高，损耗分为铁损和铜损。铁损为磁芯损耗，铜损为线圈直流电阻损耗和趋肤效应损耗。
磁芯损耗与频率f，磁通摆幅△B，磁芯体积有关。同一个变压器，磁芯体积是一定的，同样是频率1.2MHz，当变压器用发热，当电感用不热，只能是磁通摆幅△B不同。
而△B=L*△I/(N*Ae)。式中L为电感，△I为电流摆幅，N为线圈匝数，Ae为磁芯面积。稳定状态时，变压器磁通增量和减量应该相等。初级线圈导通时磁通增加，次级线圈导通时磁通减小。因此用初级线圈参数即可算出磁通摆幅△B。不管是做变压器用还是做电感，磁芯面积Ae、线圈匝数N，电感L都是一样的。这样磁通摆幅△B只与电流摆幅△I有关。当变压器时输入电流为57mA，当电感时为440mA。这两个值虽不能等价于电流摆幅，可也应该与电流摆幅密切相关。那问题就来了，当电感用时电流摆幅大却不发热，当变压器用时电流摆幅小却发热。难道发热主要是由次级线圈的趋肤效应引起的？可主观感觉1mA电流，趋肤效应也不至于让变压器烫手吧，这得多大的损耗啊！再有，如果真是趋肤效应导致，那次级线圈只会比磁芯更热。磁芯都烫手了，线圈是不是快烧了！本人大脑里的CPU也快干烧了，熟悉反激变压器的朋友说说。

5.5 常见问题

Q1. 耐压试仪原理
Q2. 测耐压会不会损坏DUT本人不是相关领域专家，只能给出通俗但不严谨回答。
A1. 可以把DUT（比如电容）当成PN结或稳压二极管，当其两端电压小于耐压值时绝缘电阻很大。当电压接近耐压值时绝缘电阻迅速变小，漏电电流迅速增大。此时为软击穿状态，如果不限制电流，DUT便硬击穿而烧坏。所以一个高内阻高压直流电源，配合电压表头，便是简单的耐压测试仪。漏电电流的取值将影响耐压值的测量结果。至于漏电电流多大合适，不同的元件应该有不同的要求。本应用取1mA多一点是为了照顾爱好者常用元件，不一定适合专业测量。
A2. 钽电容过压会起火燃烧。LED反向过压会不会损坏与具体元件有关。比如，m3直插LED：红色、黄色反向过压没问题，绿色、蓝色反向过压必烧。

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作者: sgw1970 时间: 2024-4-4 16:29
只有200V有点低了

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:33
本帖最后由闻太师于 2024-4-4 17:26 编辑

效果展示

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5.1V稳压管
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作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:48
一些主要元件价格

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作者: my1048 时间: 2024-4-4 16:55
做得漂亮，，花了58元在咸鱼上买了一个，挺实用的。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 16:57

my1048 发表于 2024-4-4 16:55
做得漂亮，，花了58元在咸鱼上买了一个，挺实用的。

应该是3000V，电压电流可调的那款吧，期待看到拆解的帖子

作者: dirtyacc 时间: 2024-4-4 16:58
楼主厉害

。看见这头像就想起了，矿坛你好多帖子我都收藏了，然后那个sb论坛禁言就算了，所有禁言的人回帖都会隐藏，想不懂

作者: wangxiangtan2 时间: 2024-4-4 16:59
不错不错，向大佬学习

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 17:02

dirtyacc 发表于 2024-4-4 16:58
楼主厉害。看见这头像就想起了，矿坛你好多帖子我都收藏了，然后那个sb论坛禁言就算了，所有禁言的 ...

其实这事挺好的，要不天天总想在网上闲扯淡。从那以后我每天花上上网上的时间大大减少，空余时间更充裕了。我还得感谢他呢。

作者: mhtlov 时间: 2024-4-4 17:50
可以玩玩

作者: laipihou 时间: 2024-4-4 18:04
楼主弄点套件卖吧

作者: coverme 时间: 2024-4-4 18:10
支持10楼，看着舒服

作者: 东北男人 时间: 2024-4-4 18:24
做的漂亮，养眼。

作者: xjmar 时间: 2024-4-4 19:08
谢谢分享，讲的很详细，都可以量产了。

作者: m3132427 时间: 2024-4-4 20:12
做的挺漂亮就是电压有点低

作者: kgmx 时间: 2024-4-4 20:23
技术不错，做的很漂亮又实用

作者: wqwq212 时间: 2024-4-4 21:13
比较专业的工具，制作手艺不错。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-4 21:13

m3132427 发表于 2024-4-4 20:12
做的挺漂亮就是电压有点低

做这个很大一部分原因是借机会深入了解一下反激电源，更高电压估计得用别的方案了，兴趣会大减而且暂时也没那需求

作者: skyline007 时间: 2024-4-4 21:52
高手啊，看着就赞

作者: feetprint 时间: 2024-4-4 22:11
向大佬学习

作者: xixia001 时间: 2024-4-5 06:09
很专业。收藏。精力不够，慢慢学

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 09:00

xixia001 发表于 2024-4-5 06:09
很专业。收藏。精力不够，慢慢学

感谢关注，互相学习

作者: 纯今 时间: 2024-4-5 09:11
设计布局巧妙，挖掘利用了一切社会资源。
精品收藏了

作者: 纯今 时间: 2024-4-5 09:20

闻太师发表于 2024-4-4 16:19
三、设计中的一些考量这部分内容比较长，没兴趣的朋友可以跳过。3.1 高压发生电路方案的考量一个专业一点的 ...

闻大师，不愧是大师，居然DIY了数码管

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 09:46

纯今发表于 2024-4-5 09:20
闻大师，不愧是大师，居然DIY了数码管

本来是想用标准数码管的，可是放核心板上引脚不够长，放面板上又太厚，反贴引脚还是不够长。然后就在一代自制数码管(我以前在矿坛发过)的基础上改进，演化出现在的二代自制数码管。

作者: dang 时间: 2024-4-5 12:35
谢大神分享！论坛有你更精彩！

作者: 纯今 时间: 2024-4-5 12:43

闻太师发表于 2024-4-5 09:46
本来是想用标准数码管的，可是放核心板上引脚不够长，放面板上又太厚，反贴引脚还是不够长。然后就在一代 ...

这就叫设计与工艺相结合
闻大师设计的共阴还是共阳？

作者: 亚历山大 时间: 2024-4-5 12:52
买个电压表头组合上去不是更简单吗

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 13:44

纯今发表于 2024-4-5 12:43
这就叫设计与工艺相结合
闻大师设计的共阴还是共阳？

不共阴也不共阳，LED的管脚就是数码管的管脚。“数码管”本身没有任何布线，外部决定是共阴还是共阳。这样比较方便统一布线。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 13:48

亚历山大发表于 2024-4-5 12:52
买个电压表头组合上去不是更简单吗

不用现成电压表头，主要考虑的是结构布局。自制表头容易和其他方面自由搭配。

作者: raymond_au 时间: 2024-4-5 13:48
楼主这个没用上单片机，制作也相对简单点，相当实用，其实一般测量足够了，不必要做到上千伏的，支持楼主

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 13:57

闻太师发表于 2024-4-5 13:48
不用现成电压表头，主要考虑的是结构布局。自制表头容易和其他方面自由搭配。 ...

电压表头，电量指示等我手里都有现成的模块，开始想用这些模块做。比划了一下，感觉布局上不协调，强迫症的驱使下决定全自制。

作者: 人艰不拆了 时间: 2024-4-5 14:10
哈哈，搞的细致，多谢分享

作者: 微醉 时间: 2024-4-5 14:36
大师出手有如专业研发，不定就有人复刻量产去了。这小工具还是很实用的，我是前一阵直接网购了一个3700Ｖ的那种，用着还行。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 14:40

微醉发表于 2024-4-5 14:36
大师出手有如专业研发，不定就有人复刻量产去了。这小工具还是很实用的，我是前一阵直接网购了一个3700Ｖ的 ...

电压电流可调那款吧，期待看到拆解帖子。

作者: 微醉 时间: 2024-4-5 14:44

闻太师发表于 2024-4-5 14:40
电压电流可调那款吧，期待看到拆解帖子。

是的，有空拆了发

作者: 闻太师 时间: 2024-4-5 14:58

raymond_au 发表于 2024-4-5 13:48
楼主这个没用上单片机，制作也相对简单点，相当实用，其实一般测量足够了，不必要做到上千伏的，支持楼主{: ...

我之前一直习惯用单片机方案，这次没用。一是最近看到代码就烦，二是想体验一下双积分型ADC。结果表明，双积分型ADC确实比单片机集成的逐次逼近型ADC好。

作者: 开心的果 时间: 2024-4-5 17:06
本帖最后由开心的果于 2024-4-5 17:07 编辑

楼主大师，向耐压500V进军。

作者: clbxclbx 时间: 2024-4-5 18:39
太强了，夸赞的言语已经显得多余。
给盒子开孔需要数控机床，而且要有不小的z轴高度，夹具也麻烦，3d打印毛毛草草，差点意思，所以对很多人来说外壳是个头疼的问题。
楼主用led代替数码管，厚度是薄了，但是有点漏光，有条件可以加个隔离层，或者试试那种贴片数码管，那个薄一些。

作者: cooleaf 时间: 2024-4-5 22:15
楼主厉害呀！比较专业的工具，制作手艺不错！！！

作者: wlhcq 时间: 2024-4-5 23:15
做的很好，很实用。

作者: 中国芯好 时间: 2024-4-5 23:30

闻太师发表于 2024-4-4 16:57
应该是3000V，电压电流可调的那款吧，期待看到拆解的帖子

是这款吗 https://www.mydigit.cn/thread-446015-1-1.html 我拆开了
之前修比亚迪车载充电机测MOS管需要用到1000多V的，期待做出电压更高的

作者: ynqj2004 时间: 2024-4-6 07:32
楼主，能分享下嘉立创工程吗？模仿一个

作者: bfantasy 时间: 2024-4-6 08:13
这个设计思路真不错。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-6 08:13

ynqj2004 发表于 2024-4-6 07:32
楼主，能分享下嘉立创工程吗？模仿一个

留个邮箱，回头发给你。

作者: qdmgw 时间: 2024-4-6 08:32
牛！挺好用的工具

作者: 闻太师 时间: 2024-4-6 09:00

clbxclbx 发表于 2024-4-5 18:39
太强了，夸赞的言语已经显得多余。
给盒子开孔需要数控机床，而且要有不小的z轴高度，夹具也麻烦，3d打印毛 ...

看得仔细，确实有轻微漏光，不过没有照片上这么明显。
漏光是因为光线在匀光膜里发生了漫折射，即纵向传播也横向传播。

最开始是买了灯箱用的匀光膜，下单后发现同价格另一个型号可能更适合。然后联系卖家问能不能发另一款，卖家说让退款重拍。退了再买发现可恶的卖家把包邮改成不包邮了

然后索性用免费的胶带代替了，效果自然略差。

减小漏光也不难，比如适当降低亮度，加遮光片，或者在匀光膜上改进。只要阻断各段之间的光路即可。比如用透明材料做匀光膜，在各段位置处喷漆。因为后置材料要花钱，且漏光轻微，暂时没折腾。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-6 14:13

开心的果发表于 2024-4-5 17:06
楼主大师，向耐压500V进军。

500v意义不大，再做肯定3000v了

作者: cctv8139 时间: 2024-4-6 14:56
有理有据，很使用

作者: cushion 时间: 2024-4-6 15:16
楼主V5 做的十分巧妙，显示部分实在是妙，USB开口也省了。厉害！

作者: wangbeng 时间: 2024-4-6 17:51

闻太师发表于 2024-4-4 17:02
其实这事挺好的，要不天天总想在网上闲扯淡。从那以后我每天花上上网上的时间大大减少，空余时间更充裕了 ...

我也一样。
在某一事件中，站出来说了句版主没有负起应有的责任，就以”恶毒攻击版主“永久禁言....
也好。

作者: wangbeng 时间: 2024-4-6 17:54
做得漂亮。
动手能力强，理论知识扎实。以前在矿坛就一直关注。

作者: junyee 时间: 2024-4-6 20:36
太强了，

换我就只敢用升压型恒流 LED驱动芯片，设置个微安级的恒流，再配合MCU 做电压表啦。

高压的，心生畏惧。。。

虽然定死功率危险系数也不算大。

作者: 我不是小连 时间: 2024-4-6 20:45
前几年做了个555带ccfl变压器升压的，可以到1500多V，电流限制2mA，表头加了多档开关切换档位。。。

作者: 沙漠臭屁虫 时间: 2024-4-6 22:52
这样的技术水平不是一般哈

作者: moontree 时间: 2024-4-6 22:59
整这个下功夫了。

作者: 冰凌若水 时间: 2024-4-7 02:06
闻大师又出新作了，感谢分享，先收藏留着以后复刻

作者: 411361510 时间: 2024-4-7 06:46
这个难度系数很高

作者: hujj 时间: 2024-4-7 07:27
太师的作品不错，制作过程及原理知识都讲解的很详细，尤如教科书一般，改天也来抄作业复制一台。

作者: wmshizheng 时间: 2024-4-7 08:03
制作手艺堪称完美

作者: woodfire 时间: 2024-4-7 08:06
比“大”师还要多一“点”，名符其实

作者: duhaijian 时间: 2024-4-7 08:33
好东西，谢谢分享

作者: 乡里人007 时间: 2024-4-7 08:58

dirtyacc 发表于 2024-4-4 16:58
楼主厉害。看见这头像就想起了，矿坛你好多帖子我都收藏了，然后那个sb论坛禁言就算了，所有禁言的 ...

那个版主好像内蒙的吧。前几年在那玩，后来慢慢淡出了。还是喜欢数码这边。

作者: sagadan 时间: 2024-4-7 09:34
很漂亮...

作者: uaue 时间: 2024-4-7 10:12
制作得好专业

作者: tigger09 时间: 2024-4-7 10:45
开源的地址发一个，还有没看见测试贴片电容

作者: happysea72 时间: 2024-4-7 11:04
好文章，从设计思路到实现，头头是道，值得学习

作者: 闻太师 时间: 2024-4-7 11:04

中国芯好发表于 2024-4-5 23:30
是这款吗 https://www.mydigit.cn/thread-446015-1-1.html 我拆开了
之前修比亚迪车载充电机测MOS管需要 ...

电压更高的也能做，可是:
1. 变压器很难找到标准件，大概率要自制
2. 电压表头手动切换量程显得太笨。自动切换的话，纯硬件方案电路复杂，单片机方案又会劝退很多不懂单片机的爱好者
所以高压版本即使做了也是鸡肋，比较之下很多人宁愿买网售成品。

作者: aacyxjz 时间: 2024-4-7 12:27
挺牛掰的，我只能用表头+电蚊拍板子搭哈哈

作者: 微尘78217 时间: 2024-4-7 14:19
不错不错，向大佬学习

作者: 碎心断剑 时间: 2024-4-7 14:45
谢谢楼主分享！

道具使用，

作者: zzqqzzz 时间: 2024-4-7 16:09

dirtyacc 发表于 2024-4-4 16:58
楼主厉害。看见这头像就想起了，矿坛你好多帖子我都收藏了，然后那个sb论坛禁言就算了，所有禁言的 ...

那sb论坛万年不更新，搜索贼慢，好像是整个网站1分钟允许一次修改

作者: 闻太师 时间: 2024-4-7 16:12

hujj 发表于 2024-4-7 07:27
太师的作品不错，制作过程及原理知识都讲解的很详细，尤如教科书一般，改天也来抄作业复制一台。 ...

感谢胡大大肯定，数码坛里相遇，也算是他乡遇故知了

作者: 中国芯好 时间: 2024-4-7 16:17

闻太师发表于 2024-4-7 11:04
电压更高的也能做，可是:
1. 变压器很难找到标准件，大概率要自制
2. 电压表头手动切换量程显得太笨。自 ...

变压器可能要自制，表头我看有卖的0-2000V的十几元，我之前拆的这款里用的创客电子的表头还有后面龙乡星华表头好像都有单独卖的

作者: 闻太师 时间: 2024-4-7 17:01

碎心断剑发表于 2024-4-7 14:45
谢谢楼主分享！道具使用，

欢迎探讨，我一直不知道每个楼层右下角那个“道具”是什么意思。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-7 17:07

wangbeng 发表于 2024-4-6 17:51
我也一样。
在某一事件中，站出来说了句版主没有负起应有的责任，就以”恶毒攻击版主“永久禁言....
也好 ...

那边还是有几个高手的，射频和仪表方面很厉害。

作者: aping365 时间: 2024-4-7 18:55
很实用的，不错。

作者: xushu 时间: 2024-4-8 09:11
是个愿意分享的技术达人！

作者: tigger09 时间: 2024-4-8 14:30

闻太师发表于 2024-4-4 16:33
效果展示

楼主打板文件呢？

作者: 道幽亭静 时间: 2024-4-8 15:41
不愧是比大师还多一点的太师啊。

作者: 吃烧饼喝三鹿 时间: 2024-4-8 17:57
这个做的确实很漂亮
俺还以为用的数码管没想到竟然用的LED灯

作者: 313108642 时间: 2024-4-8 17:59
原理图好大啊，，还有单片机。

作者: tsfrhym 时间: 2024-4-8 19:09
制作过程非常详细，想仿制一个，可惜没有打板文件,能否分享一份349032310@QQ.COM，非常感谢

作者: 215913940 时间: 2024-4-8 22:37
想复刻，先收藏起来

作者: yfzwp 时间: 2024-4-9 07:46
还是有点复杂了

作者: wxjlxy 时间: 2024-4-9 10:06
技术高超，做的很漂亮！

作者: 沧浪氵 时间: 2024-4-9 10:47
精巧实用，期待3000V大作

作者: wfm324 时间: 2024-4-9 10:54
做的漂亮

作者: 闻太师 时间: 2024-4-9 15:48
本帖最后由闻太师于 2024-4-9 16:06 编辑

共享一下gerber文件，供仿制的朋友参考。

声明：本人不能保证帖子内容完全正确，不能保证别人一定能仿制成功。另外高压危险，所以风险仿制者需自行承担。
不能承担风险者请不要下载附件，下载了即示为接受风险。

两块板有点小瑕疵，我暂时没时间改，着急的朋友打样后手工修改一下

核心板：没有画那几个保护元件，务必手工修改后焊上去，不然烧芯片。
[attach]2082123[/attach]

显示板：IC紧锁座手柄槽左右画板了，手工把下边这块切下去就可以了。
[attach]2082108[/attach]

附件是GERBER文件。
[attach]2082109[/attach]

我擦，自己下载自己上传的附件还扣我家元

作者: 闻太师 时间: 2024-4-9 15:52
帖子里那么多图，偏偏选了这个做LOGO，真难看

[attach]2082119[/attach]

作者: wine5 时间: 2024-4-9 15:54
太师出手，必是精品

作者: 闻太师 时间: 2024-4-9 18:52

313108642 发表于 2024-4-8 17:59
原理图好大啊，，还有单片机。

看得真仔细，我自己都不知道有单片机

作者: 313108642 时间: 2024-4-9 19:14

闻太师发表于 2024-4-9 18:52
看得真仔细，我自己都不知道有单片机

嘿嘿，，的确没有仔细看。。。对单片机有点发怵，不会编程啊。。。。你这么一说，我又粗略看了一下，7107那个四周都是引脚的家伙不是单片机啊。。。。

作者: 闻太师 时间: 2024-4-9 20:08

313108642 发表于 2024-4-9 19:14
嘿嘿，，的确没有仔细看。。。对单片机有点发怵，不会编程啊。。。。你这么一说，我又粗略看了一下，7107 ...

7107是电子爱好者做数字表头很常用的ADC。它哥哥7106名气更大，稍微老点的数字万用表都用7106。

作者: chenq525 时间: 2024-4-9 20:19
这个其实还挺实用的

作者: 313108642 时间: 2024-4-9 21:15

闻太师发表于 2024-4-9 20:08
7107是电子爱好者做数字表头很常用的ADC。它哥哥7106名气更大，稍微老点的数字万用表都用7106。 ...

毕竟没仔细看。。就像上学那会，一看题目太长，就觉得太难，不会。。
你发的文件我下载了，但是不能导入编辑比较遗憾

作者: myrydddddd 时间: 2024-4-10 15:15
大神出没，留个记号

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