Kas ir DCR induktoros un kā tas ietekmē jūsu ķēdes dizainu

Induktori ir plaši izmantoti pasīvie komponenti elektronikā pēc rezistoriem un kondensatoriem. Ideāls induktors uzglabā enerģiju magnētiskajā laukā un piegādā vienmērīgu izejas strāvu slodzei. Bet praktiskajā ķēdē induktors satur arī nelielu pretestību, kas saistīta ar tā induktivitātes īpašību. Līdzstrāvas padeves plūsmas laikā vai specifiskai 0 hercu frekvencē induktori nodrošina pretestību strāvas plūsmai. Šī līdzstrāvas pretestība tiek saukta par DCR, kas nozīmē DC pretestību. Šajā apmācībā mēs uzzināsim vairāk par DCR un to, kā tas ietekmē ķēdes darbību. Mēs arī uzzināsim, kā izmērīt induktora DCR vērtību un kā samazināt induktora DCR vērtību tā konstrukcijas laikā.

Līdzīgi kā DCR induktoriem, arī kondensatoriem ir saistīts kāds ideāls parametrs, ko sauc par ekvivalentu sērijas pretestību (ESR) un ekvivalentu sērijas induktivitāti (ESL). Lai uzzinātu vairāk par to un to, varat izlasīt rakstu par ESR un ESL kondensatoros. nozīme ķēdes projektēšanā.

Kas ir DCR induktoros?

Termins DCR apzīmē DC pretestību. Šī vērtība norāda pretestības daudzumu, ko induktors var piedāvāt, kad tam tiek nodots 0 Hz līdzstrāvas signāls. Praksē visiem induktoriem būs neliela ar to saistītā DCR vērtība.

Zemāk redzamais attēls attēlo praktisku induktoru ar tā faktisko induktivitāti virknē ar nelielu līdzstrāvas pretestību (DCR). Induktora simbols šeit apzīmē induktivitāti, un rezistors virknē ar to ir induktora līdzstrāvas pretestība. Principā induktori nodrošina ļoti mazu pretestību līdzstrāvai ar zemu frekvenci un nodrošina augstu pretestību augstas frekvences ieejām.

No induktors DCR ir saistīts ar pretestības spoles, izmantojot kuru tiek veikts induktors. Spoles pretestība ir proporcionāla stieples garumam, ko izmanto spoles veidošanai, un spoles garums ir proporcionāls arī induktivitātes induktivitātes vērtībai. Tādējādi augstākas vērtības induktori uzliek lielu pretestību, un zemas vērtības induktori nodrošina zemu pretestību. Lielai induktivitātes vērtībai ir nepieciešami lielāki tinumu skaitļi nekā mazvērtīgiem induktoriem, tādējādi palielinot vara stieples garumu. Induktoru DCR parasti svārstās no daudz mazāk nekā 1 Ohm līdz 3-4 Ohm.

DCR praktiskā nozīme

Tagad mēs zinām, ka induktoriem ir neliela pretestības vērtība, bet kāda ir tā problēma? Kāpēc, izstrādājot mūsu ķēdi, ir svarīgi ņemt vērā šo mazo pretestības vērtību?

DCR kā rezistors izkliedē siltumu un samazina efektivitāti tāpat kā jebkurš cits rezistors ar sprieguma kritumu tajā. Efektivitāti mēra, izmantojot šādu formulu

Q = w (L / R)

Kur, Q sauc par Q koeficientu. L ir induktīvais reaktors un R ir induktora pretestība noteiktā frekvencē. Induktīvās reaktivitātes attiecību ar pretestību noteiktā frekvencē sauc par Q koeficientu. Šis Q koeficients ir būtisks dažādās lietojumprogrammās. Jo augstāks ir Q koeficients, jo lielāka būs efektivitāte. Ja teorētiski aprēķina, ideālajam induktoram ir lielāks Q koeficients nekā reālajam. Īstajos induktoros šis Q faktors ir atkarīgs no DCR.

Lietojot, induktori ar augstu Q koeficienta vērtību tiek izmantoti RF ķēdēs, kur paralēli tam tiek izmantots kondensators, lai izveidotu rezonanses tvertnes ķēdi. Šādā gadījumā induktora Q faktora augstā vērtība palīdz līdzsvarot rezonanses ķēdes augšējo un apakšējo frekvenci, kas darbojas nepārtrauktas joslas frekvencē.

Ar jaudas elektroniku saistītā lietojumprogrammā maza DCR vērtība ir būtiska, lai mazāku enerģijas izkliedi, kā arī mazas paketes pēdas. Induktoram ar zemu DCR būs zems formas faktors nekā induktoriem ar augstu DCR vērtību. Induktora DCR galvenā ietekme ir jaudas izkliede spoles pretestības dēļ. Jaudas izkliedi var aprēķināt pēc jaudas likuma P = I ² R, kur R ir ekvivalents induktoru līdzstrāvas pretestībai un I ir caur to plūstošā strāva.

Kā izmērīt induktora DCR?

Lielākā daļa cilvēku mēra induktora līdzstrāvas pretestību (DCR), savienojot standarta daudzmetru pāri induktora vadiem, lai izmērītu vara stieples pretestību. Tas varētu darboties pietiekami godīgi lielas vērtības induktoriem, jo ​​tur esošais vara vads ir pietiekami liels, lai radītu augstu DCR vērtību, ko var izmērīt ar tipisko daudzmetru izšķirtspēju.

Bet mazākas vērtības induktoram līdzstrāvas pretestības vērtība ir pārāk maza (parasti mili-omu diapazonā), lai to varētu izmērīt ar standarta zemu izmaksu vairāku metru skaitītāju. Arī daudzmetru zondes vadiem ir arī līdzstrāvas pretestība, kas palielina DCR vērtību, kā rezultātā tiek nolasīta kļūdaini. Tātad, Inductor DCR mērījumos ir vispārēja problēma.

Faktiskais veids, kā izmērīt induktora DCR vērtību, ir izmantot Kelvina sensora ceļu pāri vadiem un strāvas padevi visā induktorā. Tā kā induktora DCR ir vara stieples līdzstrāvas pretestība, tas radīs spriegumu visā induktora spailē, pamatojoties uz Ohma likumu, V = I x R. Šo spriegumu var izmērīt, izmantojot daudzmetru. Acīmredzot šai mērīšanas tehnikai ir ierobežojums. Pirms mērījuma veikšanas jāapzinās dažas lietas, kas uzskaitītas zemāk.

1. Induktoru maksimālais pašreizējais vērtējums. Strāvai nevajadzētu pārsniegt maksimālo strāvas vērtējumu, kas norādīts Inductor datu lapā.
2. Maizes dēlis nav piemērots induktoru DCR mērījumiem, jo ​​paneļa savienojums arī veicina troksni un pretestību.
3. Lai izvairītos no lodēšanas, ir pareizi izmantot pareizu PCB tikai ar testa punktiem, strāvas ieejas un izejas savienotājiem un komponentu spilventiņu komponentu turēšanas stiprinājumu.

Zemāk redzamajā attēlā parādīta ķēde, lai izmērītu induktora DCR vērtību. Šeit parādītais induktors ir ideāls induktors, un līdzstrāvas pretestība ir līdzvērtīga sērijas pretestība. Jūtu līnija ir Kelvina maņu līnija.

Pieņemsim, ka šeit izmantotajam induktoram ir nepārtrauktas strāvas vērtējums 1A. Tātad mēs ieejas strāva šeit būs 1A. Augstāka ieejas strāvas vērtība būs izmērītās DCR vērtības izšķirtspēja, taču, ja jūsu induktors nespēj tikt galā ar lielu strāvu, var izmantot arī zemas vērtības strāvas.

Pēc strāvas nodošanas ir jāmēra sprieguma kritums induktora vados. Pieņemsim, ka sprieguma kritums visā induktorā tiek aprēķināts pie aptuveni 50 mV. Tad šī induktora DCR var aprēķināt kā

V = I x R R = V / I R = 0.05 / 1 R = 0.05 omi

Kā samazināt DCR, konstruējot induktoru

Induktora DCR vērtībai nav būtisku priekšrocību, un tāpēc vienmēr labāk izvēlēties induktoru ar zemu DCR vērtību. Parasti, kad tiek konstruēti vai projektēti induktori, tiek ņemts vērā arī DCR parametrs. Induktora DCR jābūt ļoti zemai, lai induktors neaizkavētu līdzstrāvas plūsmu. Induktora DCR vērtības samazināšanai tiek izmantotas šādas metodes

1. Pretestība ir atkarīga no vara stieples garuma un biezuma. Lai pazeminātu induktora līdzstrāvas pretestību, viena vada vietā paralēli var ievainot vairākus vadus. Šī savienojuma dēļ iegūtā pretestība kļūst mazāka. Apsveriet vienu vara stiepli ar zināmu x pretestības vērtību. Ja vairāki šādi vadi ir savienoti paralēli, ekvivalentā pretestība tiks samazināta, jo paralēli rezistoriem būs maza ekvivalenta pretestība kā izejai.

2. Palielinot vara stieples šķērsgriezuma laukumu, induktoru līdzstrāvas pretestība samazinās. Tāpēc biezāki vadi ir izdevīgi samazinātai DCR.

3. Vēl viena metode ir plakano vara stiepļu izmantošana apaļo vara vadu vietā. Plakanajiem vadiem ir liela platība, salīdzinot ar apaļiem vadiem. Tas ir arī izdevīgi, lai samazinātu kopējo pretestību.

Zemāk redzamais attēls ir induktors, kas izgatavots, izmantojot plakanu vadu. Ražotājs ir Wurth Electronics un detaļas numurs ir 7443641000. Saskaņā ar datu lapu induktora induktivitāte ir 10uH, un līdzstrāvas pretestība ir 2,4 mili omi pie 20 grādiem pēc Celsija.

4. Induktora datu lapa sniedz induktora vērtējumus, kur ir norādīta maksimālā DCR vērtība. Šī vērtība mainās atkarībā no temperatūras. Ieteicams izmantot induktoru noteiktā apkārtējās temperatūras apstākļos, lai tos darbinātu minimālās DCR vērtības apgabalā.

Tātad induktora DCR ir svarīgs faktors, un tas jāņem vērā, izstrādājot jebkuru ķēdi.