能標記保險絲故障的阻抗變壓器

圖1所示的電路能檢測出高可靠性通信電源中小型斷路器或強擊穿能力保險絲的開路狀態。當故障引起電磁傳感器的阻抗發生變化時，這一電路就會產生一個報警信號。傳統的故障檢測電路都是檢測開路保險絲兩端的電壓差、流過裝有保險絲的電路的漏電流或者一個激勵器保險絲引起的輔助(無電壓)觸點的閉合狀態。這三種方法全都有缺點：電壓差電路因系統電池維持總線電壓而會引入長達30分鐘的延遲;漏電流傳感器僅僅在有負載時才起作用，而在某些情況下負載可能并不存在;增加輔助的小型斷路器支持電路或特殊的強擊穿能力指示器保險絲及其連接器，則可能大大提高系統成本。

電容器C4和變壓器T1的次級電感L2的諧振頻率

約為42 kHz，這一頻率可使音頻、射頻(RF)和測量儀噪聲頻段內產生的噪聲降至最小程度。運算放大器IC1以及相關的元件構成了一個增益為20的交流耦合正反饋放大器。在正常工作時，完好的保險絲或閉合的斷路器通過T1的單匝初級(檢測)繞組形成一條低阻抗通路。變壓器的作用就是使在C2、C4和R5的連接點呈現一個低阻抗，同時將IC1的環路增益降低到一個不足以維持振蕩的數值。

當故障發生并切斷T1初級繞組中的電流時，T1 的次級阻抗增大，使得電路達到全閉路增益，并使IC1以(由L2和C4決定的)42 kHz的頻率振蕩。在故障情況下，T1的匝數比會使注入直流總線中的寬帶傳導噪聲低于10 mV。電容器C3將振蕩信號耦合到增益為3的放大器IC2，IC2又驅動由D3和C5組成的峰值檢測器。晶體管Q1飽和，并為一個外部報警器提供一個邏輯低電平信號。圖2示出了一種檢測備用電池電路故障的典型應用電路。

為了設計變壓器T1，就要計算所需的阻抗和匝數比。公式1描述基本的變壓器關系：

公式1：

式中，Z1為初級繞組阻抗，Z2為次級繞組阻抗，N1為初級繞組匝數，N2為次級繞組匝數。

正常工作時，初級繞組中有電流流過，次級繞阻的阻抗就由初級一側的低阻抗再加上T1的漏電抗組成。當初級繞組中沒有電流流過時，次級繞組中的匝數和環形磁芯AL(每匝的電感)就確定了初級繞組L2的電感和匝數，如公式2所示：

公式2：

式中，N2為環繞在環形磁芯上的匝數。

鐵氧體磁芯制造商通常會公布每匝電感的數據，從而簡化對T1設計的更改，不過，如果沒有這些數據，可以利用公式3來計算這一電感。

公式3：

式中，有效磁導率me等于磁性常數4p×10-7Hm-1，I為路徑長度，A為以平方毫米為單位的橫截面積。

為了確保開路初級電路和閉合初級電路之間的差別能引起相對初級繞組阻抗很大變化，應該選擇能產生很大電感值的磁芯。此外，還應該選擇在最大初級電流下不會飽和的磁芯材料。

要注意的是，磁芯的中心區域必須為電池線纜(初級繞組)和次級繞組留出空隙。本變壓器采用Philips公司的3C85環形鐵氧體磁芯(零件號為TN 16/9.6/6.3-3C85)，而次級繞組由5匝0.2mm2的絕緣銅線組成。(不過，Philips公司已停止生產3C85鐵氧體磁芯。Ferroxcube公司的型號為3C90的鐵氧體磁芯可用作為替代品，其技術規范可從該公司網站(www.ferroxcube.com)上獲得)，圖3示出了完整的變壓器。