Kas yra DCR induktyvumuose ir kaip tai veikia jūsų grandinės dizainą

Induktoriai yra plačiai naudojami pasyvūs komponentai elektronikoje po rezistorių ir kondensatorių. Idealus induktorius kaupia energiją magnetiniame lauke ir sklandžiai išleidžia srovę į apkrovą. Tačiau praktinėje grandinėje induktoriuje taip pat yra tam tikras mažos vertės atsparumas, susijęs su jo induktyvumo savybe. Esant nuolatinės srovės tiekimui arba esant 0 Hz hercų dažniui, induktoriai užtikrina atsparumą srovės srautui. Šis nuolatinės srovės pasipriešinimas vadinamas DCR, kuris reiškia DC pasipriešinimą. Šioje pamokoje sužinosime daugiau apie DCR ir kaip tai veikia grandinės veikimą. Taip pat sužinosime, kaip išmatuoti induktoriaus DCR vertę ir kaip sumažinti induktoriaus DCR vertę jo konstrukcijos metu.

Panašiai kaip DCR induktoriams, kondensatoriai taip pat turi tam tikrą ne idealų parametrą, vadinamą ekvivalentinės serijos varža (ESR) ir ekvivalentinės serijos induktyvumu (ESL). Norėdami sužinoti daugiau apie jį ir jų parametrus, galite perskaityti straipsnį apie ESR ir ESL kondensatoriuose. svarba grandinės projektavimui.

Kas yra DCR induktoriuose?

Terminas DCR reiškia DC pasipriešinimą. Ši vertė rodo pasipriešinimo kiekį, kurį induktorius gali pasiūlyti, kai per jį praeina 0Hz nuolatinės srovės signalas. Praktiškai visi induktoriai turės nedidelę su tuo susijusią DCR vertę.

Žemiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas praktiškas induktorius, kurio faktinis induktyvumas yra nuoseklus su nedideliu nuolatinės srovės atsparumu (DCR). Induktoriaus simbolis čia reiškia induktyvumą, o rezistorius su juo nuosekliai yra induktoriaus nuolatinė varža. Iš esmės induktoriai užtikrina labai mažą nuolatinės srovės atsparumą žemu dažniu ir užtikrina aukštą atsparumą aukšto dažnio įėjimams.

Iš induktoriaus DCR yra dėl to, kad ritės atsparumo kurią naudojant induktoriaus yra pagamintas. Ritės varža yra proporcinga ritės formavimui naudojamos vielos ilgiui, o ritės ilgis taip pat proporcingas induktoriaus induktyvumo vertei. Taigi, didesnės vertės induktoriai sukelia didelį atsparumą, o mažos vertės induktoriai - mažą atsparumą. Didelė induktyvumo vertė reikalauja didesnių apvijų skaičių nei mažos vertės induktoriai, taigi padidėja vario laido ilgis. Induktorių DCR paprastai svyruoja nuo kur kas mažiau nei nuo 1 iki 3-4 omų.

Praktinė DCR svarba

Dabar mes žinome, kad induktoriai turi mažą atsparumo vertę, bet kokia yra to problema? Kodėl projektuojant mūsų grandinę svarbu atsižvelgti į šią mažą atsparumo vertę?

DCR kaip rezistorius išsklaido šilumą ir sumažina efektyvumą, kaip ir bet kuris kitas rezistorius, kurio įtampa krinta. Efektyvumas matuojamas pagal šią formulę

Q = w (L / R)

Kur, Q vadinamas Q faktoriumi. L yra indukcinis reaktorius, o R - induktoriaus varža tam tikru dažniu. Indukcinio reaktyvumo ir varžos santykis tam tikru dažniu vadinamas Q koeficientu. Šis Q faktorius yra būtinas įvairiose programose. Kuo didesnis Q koeficientas, tuo didesnis bus efektyvumas. Jei teoriškai apskaičiuota, idealus induktorius turi didesnį Q koeficientą, palyginti su realiuoju. Realiuose induktoriuose šis Q faktorius yra patikimas DCR.

Taikant, induktoriai, turintys didelę Q koeficiento vertę, naudojami RF grandinėse, kur kondensatorius naudojamas lygiagrečiai su juo, kad būtų suformuota rezonansinė bako grandinė. Tokiu atveju didelė induktoriaus Q koeficiento vertė padeda subalansuoti nuolatinės juostos dažniu veikiančios rezonansinės grandinės viršutinį ir apatinį dažnius.

Taikant su elektronika susijusią galią, maža DCR vertė yra būtina norint sumažinti energijos išsklaidymą ir mažų pakuočių pėdsakus. Induktoriaus, kurio DCR yra mažas, formos koeficientas bus mažas nei induktoriaus, kurio DCR vertė yra didelė. Pagrindinis induktoriaus DCR poveikis yra galios išsiskyrimas dėl ritės varžos. Galios išsisklaidymą galima apskaičiuoti pagal galios dėsnį P = I ² R, kur R yra ekvivalentinis induktorių nuolatinės srovės varžai, o I yra juo tekanti srovė.

Kaip išmatuoti induktoriaus DCR?

Daugelis žmonių matuoja induktoriaus nuolatinės srovės varžą (DCR), sujungdami standartinį kelių metrų ilgį per induktoriaus laidus, kad pamatuotų varinės vielos varžą. Tai gali veikti pakankamai sąžiningai didelės vertės induktoriams, nes ten esanti varinė viela yra pakankamai didelė, kad gautų didelę DCR vertę, kurią galima išmatuoti tipine kelių metrų skiriamąja geba.

Tačiau mažesnės vertės induktoriui nuolatinės srovės varžos vertė yra per maža (paprastai mili-omų diapazone), kad ją būtų galima išmatuoti standartiniais pigiais kelių metrų matuokliais. Taip pat daugiametro zondo laidai taip pat turi nuolatinės srovės varžą, kuri padidina DCR vertę, todėl neteisingai nuskaitoma. Taigi Induktoriaus DCR matavimuose yra bendra problema.

Faktinis būdas išmatuoti induktoriaus DCR vertę yra naudojant Kelvino jutimo kelią per laidus ir srovę per induktorių. Kadangi induktoriaus DCR yra varinės vielos nuolatinė varža, jis sukurs įtampą per induktoriaus gnybtą pagal Ohmo dėsnį, V = I x R. Šią įtampą galima išmatuoti naudojant daugmatį. Akivaizdu, kad ši matavimo technika turi ribotumą. Prieš atlikdami matavimą, turite žinoti apie keletą dalykų, kurie yra išvardyti žemiau.

1. Didžiausias dabartinis induktorių įvertinimas. Srovė neturi viršyti didžiausios srovės normos, nurodytos „Inductor“ duomenų lape.
2. Skydinė lenta netinka matuoti induktorių DCR, nes plokštės jungtis taip pat prisideda prie triukšmo ir atsparumo.
3. Gerai naudoti tinkamą PCB su tik bandymo taškais, srovės įėjimo ir išėjimo jungtimis bei komponentų pagalvėlių komponentų laikymo įtaisais, kad būtų išvengta litavimo.

Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta grandinė, skirta matuoti induktoriaus DCR vertę. Čia parodytas induktorius yra idealus induktorius, o nuolatinė nuolatinė varža yra lygiavertė serijos varža. Pojūčių linija yra Kelvino jutimo linijos.

Tarkime, kad čia naudojamo induktoriaus nuolatinė srovė yra 1A. Taigi, čia įvesties srovė bus 1A. Didesnė įvesties srovės vertė bus didesnė išmatuotos DCR vertės skiriamoji geba, tačiau jei jūsų induktorius negali valdyti didelės srovės, taip pat gali būti naudojamos mažos vertės srovės.

Praėjus srovei, reikia išmatuoti įtampos kritimą induktoriaus laiduose. Tarkime, kad induktoriaus įtampos kritimas apskaičiuojamas esant maždaug 50 mV. Tada to induktoriaus DCR galima apskaičiuoti kaip

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

Kaip sumažinti DCR konstruojant induktorių

Induktoriaus DCR vertė neturi reikšmingo pranašumo, todėl visada geriau pasirinkti mažos DCR vertės induktorių. Paprastai statant ar projektuojant induktorius taip pat atsižvelgiama į DCR parametrą. Induktoriaus DCR turi būti labai maža, kad induktorius neužstotų nuolatinės srovės srauto. Norėdami sumažinti induktoriaus DCR vertę, naudojami šie metodai

1. Varža priklauso nuo varinės vielos ilgio ir storio. Norint sumažinti induktoriaus nuolatinės srovės varžą, vietoj vieno laido galima lygiagrečiai suvynioti kelis laidus. Dėl šio ryšio gaunamas atsparumas tampa mažesnis. Apsvarstykite vieną varinę vielą, kurios atsparumo vertė yra x. Jei lygiagrečiai sujungiami keli tokie laidai, lygiavertis varža sumažės, nes lygiagrečių rezistorių ekvivalentinė varža bus maža kaip išėjimo.

2. Padidinus vario vielos skerspjūvio plotą, sumažėja induktorių nuolatinė varža. Todėl storesni laidai yra naudingi sumažinus DCR.

3. Kita technika yra plokščios varinės vielos naudojimas vietoj apvalių varinių laidų. Plokščių laidų plotas yra didelis, palyginti su apvaliais laidais. Tai taip pat naudinga norint sumažinti bendrą atsparumą.

Žemiau pateiktas vaizdas yra induktorius, sukonstruotas naudojant plokščią vielą. Gamintojas yra „Wurth Electronics“, o prekės numeris yra 7443641000. Kaip nurodyta duomenų lape, induktoriaus induktyvumas yra 10 uH, o nuolatinės srovės varža yra 2,4 milio omų esant 20 laipsnių Celsijaus.

4. Induktoriaus duomenų lape pateikiami induktoriaus reitingai, kur nurodyta didžiausia DCR reikšmė. Ši vertė skiriasi priklausomai nuo temperatūros. Patartina naudoti induktorių esant tam tikrai aplinkos temperatūrai, kad jie veiktų minimalios DCR vertės srityje.

Taigi induktoriaus DCR yra svarbus veiksnys, į kurį reikėtų atsižvelgti kuriant bet kurią grandinę.