Вопрос по трансформатору тока

[GTK31]

Добрый день!
Вопрос появился по импульсному трансформатору тока. Никогда раньше с ними не имел дел.
У меня есть задача сделать гальваническую развязку для постоянного тока 1-3 мА. Пошел в лоб - решил использовать трансформатор тока с модулятором высокой частоты. Сделал макет по функциональной схеме (см. рисунок).
Источник тока сделал на регулируемом стабилизаторе КР1157ЕН1 в ТО-92 (был в остатках). Выходные диоды Шоттки - маломощные bat42 (из того что доступно было). Ключи на биполярных транзисторах показаны условно. Генератор сделан из триггера шмитда и D-триггера, тоже не показаны. Все это работает хорошо. Частота 200 кГц.
Параметры фильтра условно показаны. Сейчас номиналы отличаются. Полоса должна быть узкой. 30-40 Гц вполне устраивает.
Трансформатор не считал никак, потому что ток очень мал. Решил сначала просто ручками попробовать для оценки. Кольцо сердечника взял из сгоревшей энергосберегайки. Размеры кольца примерно 8*6*3. Коэффициент трансформации мне не критичен. Коэффициент трансформации равный 1 (или близкий) меня вполне устроит, в принципе он не особо важен для меня. Пробовал сначала по 1 витку пропущенному через сердечник - сигнал был не очень. Перемотал на 10 витков - картинки стали лучше.
В принципе все как-то работает.
Собственно вопросы.
Почему не наблюдаю линейность выходного тока при изменении входного? Что в моем трансформаторе тока не так?
Некоторые экспериментальные данные (точки пока 2 - макет ужатый пока):
Вход Выход Коэффициент передачи
24,40 мВ 19,86 мВ 0,8139
20,28 мВ 16.28 мВ 0,8027

[Falconist]

не наблюдаю линейность выходного тока при изменении входного

Продлите график зависимости на большее к-во точек. Я так думаю, что нелинейность связана с наличием диодов VD1.

[Alex9797]

1. На первичной стороне надо сначала преобразовать ток в напряжение. Учитывая малое значение тока, с этим лучше всего справится операционник в инвертирующем включении. А уже это напряжение, которое линейно соответствует току, надо подавать на коммутатор и первичную обмотку транса.
А сейчас, когда на вход транса подаем модулированный высокой частотой ток, а на выходе снимаем напряжение - получаем огромные искажения сигнала, ошибочно принятые за нелинейность.

2. Чтобы выходной сигнал линейно зависел от входного, нужно выпрямлять не диодами, а синхронным детектором.

[Alex9797]

Источник тока сделал на регулируемом стабилизаторе КР1157ЕН1

А можно в явном виде схемку этого источника тока?
То есть, меня интересует, насколько она соответствует определению "источник тока".

[Falconist]

Я тут отсимулировал принцип работы этой схемы в Мультисиме. (в аттаче "ТТ- схема") Ток через первичную обмотку задавал не источником тока, а переменным резистором R2 (1 кОм). Выложены две осциллограммы при изменении сопротивления R2 от 0 до 100% через каждые 5%. Различаются только тем, что во вторичке, соответственно, 20 и 10 витков при 10 витках первички ("ТТ - трек 20" и ТТ - трек 10"). А разница между "осциллограммами" в то же время разительная.

[GTK31]

1. На первичной стороне надо сначала преобразовать ток в напряжение...
2. Чтобы выходной сигнал линейно зависел от входного, нужно выпрямлять не диодами, а синхронным детектором.

Т.е. вы считаете, что трансформатор напряжения можно использовать для передачи сигнала, а трансформатор тока нельзя?

А можно в явном виде схемку этого источника тока?

Да типовая схема, собственный ток потребления стабилизатора понятное дело - некоторое дополнение, но при изменениях тока 1-2 мА, можно в первом приближении считать не меняется.

[Falconist]

GTK31, у Вас крайне мало сопротивление нагрузочного резистора на вторичной стороне - всего 10 Ом.

Нюанс трансформатора тока в том, что он выдает на вторичке не ток, а напряжение, пропорциональное току первички и сопротивлению нагрузочного резистора по закону Ома: U = I*R.

А так, схема, вроде бы вполне работоспособная. Вот только возникают большие сомнения в ее адекватности при изменении частоты преобразования. Ведь в этом случае существенно изменяется индуктивное сопротивление первичной обмотки и, соответственно, ток через первичку. Интуитивно чувствую, что здесь может быть "затык", а внятно объяснить его причину мне сложно - все-таки ощущается недостаток специального образования.

[GTK31]

Продлите график зависимости на большее к-во точек. Я так думаю, что нелинейность связана с наличием диодов VD1.

Обязательно сделаю это попозже. Макет надо подправить, чтобы диапазон входного тока расширить.
Общий ответ по схеме. Трансформатор тока привлекает именно (кажущейся мне) возможностью обойтись без синхронного детектирования, а при помощи только диодов. Ток один и тот же проходит через диоды и шунт на выходе. Т.е. никаких искажений по идее не должно быть. По крайней мере условия протекания тока при разном сигнале значительно не должны меняться.
Или я где-то ошибаюсь в своих предположениях?

[GTK31]

Falconist,

А так, схема, вроде бы вполне работоспособная. Вот только возникают большие сомнения в ее адекватности при изменении частоты преобразования. Ведь в этом случае существенно изменяется индуктивное сопротивление первичной обмотки и, соответственно, ток через первичку. Интуитивно чувствую, что здесь может быть "затык", а внятно объяснить его причину мне сложно - все-таки ощущается недостаток специального образования.

Да вот я тоже плаваю с трансформаторами тока, причем конкретно . Поэтому собственно говоря и спрашиваю.
Прочитал конечно же по теме. Трансформатор тока работает в номинальном режиме при кз на выходе. Я конечно же попробовал на выходе ставить и 1 кОм и 100 Ом, каюсь )). Не мог не попробовать. Но по книжкам погрешность при большой нагрузке должна быть.
Частоту тоже в 5 раз менял, пробовал при 40 кГц где-то еще. В принципе тоже самое. Только вершины импульсов с некоторой спадающей экспонентой.

[Falconist]

Да нет, не ошибаетесь. Но у диодов есть т.н. "дифференциальное сопротивление", складывающееся с сопротивлением нагрузочного резистора, которое крайне мало - всего 10 Ом. Видимо, из-за этого у Вас и выползла нелинейность. Сопротивление нагрузочного резистора должно быть таким, чтобы дифсопротивление диодов вносило минимальный вклад, но не чрезмерно большим, иначе выходное напряжение подскочит выше обратного допустимого напряжения для использованных диодов.

Я так думаю...