Ce este dcr în inductoare și cum afectează proiectarea circuitului dvs.

Inductoarele sunt componente pasive utilizate pe scară largă în electronică după rezistențe și condensatoare. Un inductor ideal stochează energia într-un câmp magnetic și furnizează un curent de ieșire lin la sarcină. Dar într-un circuit practic, un inductor conține, de asemenea, o rezistență cu valoare scăzută asociată cu proprietatea sa de inductanță. În timpul fluxului de alimentare DC sau pentru a fi specific cu o frecvență de 0 Hz, inductoarele oferă rezistență la fluxul de curent. Această rezistență DC este denumită DCR, care înseamnă rezistență DC. În acest tutorial vom afla mai multe despre DCR și cum afectează performanța unui circuit. De asemenea, vom învăța cum să măsurăm valoarea DCR a unui inductor și cum să reducem valoarea DCR a unui inductor în timpul construcției sale.

Similar cu DCR pentru inductoare, condensatoarele au, de asemenea, un parametru non-ideal asociat cu acesta, numit rezistență de serie echivalentă (ESR) și serie de inductanță echivalentă (ESL), puteți citi articolul despre ESR și ESL din condensatori pentru a afla mai multe despre acesta și despre importanța în proiectarea circuitelor.

Ce este DCR în inductoare?

Termenul DCR înseamnă DC Resistance. Această valoare reprezintă cantitatea de rezistență pe care o poate oferi un inductor atunci când un semnal continuu de 0Hz este trecut prin ea. În practică, toți inductorii vor avea o mică valoare a DCR asociată cu acesta.

Imaginea de mai jos reprezintă un inductor practic cu inductanța sa reală în serie cu o rezistență mică DC (DCR). Simbolul inductorului de aici reprezintă inductanța, iar rezistența în serie cu acesta este rezistența continuă a inductorului. În principiu, inductoarele asigură o rezistență foarte mică pentru curentul continuu cu frecvență joasă și asigură o rezistență ridicată pentru intrările de înaltă frecvență.

DCR unui inductor se datorează rezistenței bobinei folosind care se face inductor. Rezistența bobinei este proporțională cu lungimea firului utilizat pentru a forma bobina, iar lungimea bobinei este, de asemenea, proporțională cu valoarea inductanței bobinei. Prin urmare, inductoarele cu valoare mai mare impun rezistență ridicată, iar inductoarele cu valoare mică oferă rezistență scăzută. O valoare mare a inductanței necesită un număr mai mare de înfășurare decât inductoarele cu valoare mică, crescând astfel lungimea firului de cupru. DCR al inductoarelor variază de obicei de la mult mai puțin de 1 ohm la 3-4 ohmi.

Importanța practică a DCR

Acum știm că inductoarele au o mică valoare a rezistenței, dar care este problema? De ce este important să luăm în considerare această mică valoare a rezistenței în timp ce ne proiectăm circuitul?

DCR fiind un rezistor disipează căldura și reduce eficiența la fel ca orice alt rezistor cu o cădere de tensiune peste el. Eficiența este măsurată folosind formula de mai jos

Q = w (L / R)

În cazul în care, Q este numit Q-factor. L este reactorul inductiv și R este rezistența inductorului la o anumită frecvență. Raportul dintre reactanța inductivă și rezistența la o frecvență dată se numește factorul Q. Acest factor Q este esențial în diferite aplicații. Cu cât factorul Q este mai mare, eficiența va fi mai mare. Dacă este calculat teoretic, un inductor ideal are un factor Q mai mare în comparație cu cel real. În inductorii reali, acest factor Q este de încredere în DCR.

În ceea ce privește aplicația, inductoarele cu o valoare ridicată a factorului Q sunt utilizate în circuitele RF în care un condensator este utilizat în paralel cu acesta pentru a forma un circuit de rezervor rezonant. Într-un astfel de caz, valoarea ridicată a factorului Q al unui inductor ajută la echilibrarea frecvenței superioare și inferioare a circuitului rezonant care funcționează într-o frecvență de bandă continuă.

În aplicațiile legate de electronica de putere, valoarea redusă a DCR este esențială pentru o disipare mai redusă a puterii, precum și pentru amprentele mici ale pachetelor. Inductorul cu DCR scăzut va avea un factor de formă scăzut decât inductoarele cu valoarea ridicată a DCR. Efectul major al DCR al inductorului este disiparea puterii datorită rezistenței bobinei. Disiparea puterii poate fi calculată prin legea puterii P = I ² R unde R este echivalent cu rezistența la inductori DC și I este curentul care curge prin ea.

Cum se măsoară DCR-ul unui inductor?

Majoritatea oamenilor măsoară rezistența la curent continuu (DCR) a unui inductor prin conectarea unui multimetru standard pe cablurile inductorului pentru a măsura rezistența firului de cupru. S-ar putea să funcționeze suficient de corect pentru inductoarele cu valoare mare, deoarece firul de cupru de acolo este suficient de mare pentru a produce o valoare DCR ridicată care poate fi măsurată prin rezoluția tipică de multi metri.

Dar, pentru un inductor cu valoare mai mică, valoarea rezistenței DC este prea mică (de obicei în domeniul mili-ohmi) pentru a fi măsurată de multi-metri standard cu cost redus. De asemenea, firele de sondă ale multimetrului au, de asemenea, rezistență DC, care se adaugă la valoarea DCR, rezultând o citire defectuoasă. Deci, există o problemă generică în măsurarea DCR a Inductorului.

Modul real de a măsura valoarea DCR a unui inductor este prin utilizarea unei căi de detectare Kelvin peste cabluri și aplicarea curentului pe inductor. Deoarece DCR al inductorului este rezistența continuă a firului de cupru, acesta va produce o tensiune pe terminalul inductorului pe baza legii Ohms, V = I x R. Această tensiune poate fi măsurată folosind multimetrul. Evident, această tehnică de măsurare are o limitare. Înainte de a efectua măsurarea, trebuie să fiți conștienți de câteva lucruri enumerate mai jos.

1. Valoarea maximă a curentului inductoarelor. Curentul nu trebuie să depășească valoarea nominală maximă stabilită în fișa tehnică a inductorului.
2. O placă de măsurare nu este potrivită pentru măsurarea inductoarelor DCR, deoarece conexiunea plăcii de măsurare contribuie, de asemenea, la zgomot și rezistență.
3. Este bine să utilizați PCB adecvat numai cu puncte de testare, conectori de intrare și ieșire de curent și dispozitivul de fixare a componentelor tampoanelor pentru a evita lipirea.

Imaginea de mai jos arată circuitul pentru a măsura valoarea DCR a unui inductor. Inductorul prezentat aici este un inductor ideal, iar rezistența DC este rezistența echivalentă din serie. Linia de sens este liniile de sens Kelvin.

Să presupunem că inductorul utilizat aici are un curent continuu nominal de 1A. Deci, curentul de intrare aici va fi 1A. Cu cât valoarea curentului de intrare este mai mare, rezoluția DCR măsurată va fi mai mare, dar dacă inductorul dvs. nu poate gestiona curenți cu curent ridicat, poate fi utilizat și curentul.

După trecerea curentului, trebuie măsurată căderea de tensiune pe cablurile inductorului. Să presupunem că căderea de tensiune pe inductor este calculată la aproximativ 50mV. Apoi, DCR-ul acelui inductor poate fi calculat ca

V = I x R R = V / I R = 0,05 / 1 R = 0,05 ohm

Cum se reduce DCR în timpul construcției inductorului

Valoarea DCR a unui inductor nu are un avantaj semnificativ și, prin urmare, este întotdeauna mai bine să selectați un inductor cu valoare DCR scăzută. În mod normal, când sunt construite sau proiectate inductoare, se ia în considerare și parametrul DCR. DCR-ul unui inductor trebuie să fie foarte scăzut, astfel încât inductorul să nu blocheze curentul de curent continuu. Următoarele tehnici sunt utilizate pentru a reduce valoarea DCR a unui inductor

1. Rezistența depinde de lungimea și grosimea firului de cupru. Pentru a reduce rezistența la curent continuu a unui inductor, în locul unui singur fir, mai multe fire pot fi înfășurate în paralel. Datorită acestei conexiuni, rezistența rezultată devine mai mică. Luați în considerare un singur fir de cupru cu o valoare de rezistență x. Dacă mai multe astfel de fire sunt conectate în paralel, rezistența echivalentă va fi redusă, deoarece rezistențele în paralel vor avea o rezistență echivalentă scăzută ca ieșire.

2. Creșterea secțiunii transversale a firului de cupru scade rezistența la curent continuu a inductoarelor. Prin urmare, firele mai groase sunt benefice pentru DCR redus.

3. O altă tehnică este utilizarea firelor plate de cupru în locul firelor rotunde de cupru. Firele plate au o suprafață mare în comparație cu firele rotunde. Acest lucru este benefic și pentru a reduce rezistența generală.

Imaginea de mai jos este un inductor care este construit folosind fir plat. Producătorul este Wurth Electronics și numărul piesei este 7443641000. Conform fișei tehnice, inductorul are o inductanță de 10 uH, iar rezistența continuă este de 2,4 mili-ohmi la 20 de grade Celsius.

4. Foaia tehnică a inductorului furnizează evaluările inductorului unde este specificată valoarea DCR maximă. Această valoare variază în funcție de temperatură. Se recomandă utilizarea inductorului în condiții de temperatură ambientală date pentru a le utiliza în regiunea minimă a valorii DCR.

Deci DCR-ul unui inductor este un factor important și ar trebui luat în considerare la proiectarea oricărui circuit.