Какво е dcr в индукторите и как влияе върху дизайна на вашата верига

Индукторите са широко използвани пасивни компоненти в електрониката след резистори и кондензатори. Идеалният индуктор съхранява енергия в магнитно поле и доставя плавен изходен ток към товара. Но в практическа схема индуктор съдържа и малко съпротивление с ниска стойност, свързано с неговото свойство на индуктивност. По време на потока от захранване с постоянен ток или за да бъде определен в честота от 0 херца, индукторите осигуряват устойчивост на потока на тока. Това DC съпротивление се нарича DCR, което означава DC съпротивление. В този урок ще научим повече за DCR и как той влияе върху производителността на верига. Също така ще научим как да измерваме DCR стойността на индуктор и как да намалим DCR стойността на индуктор по време на неговата конструкция.

Подобно на DCR за индуктори, кондензаторите също имат някои неидеални параметри, свързани с него, наречени съпротивление на еквивалентна серия (ESR) и еквивалентна индуктивност на серия (ESL), можете да прочетете статията за ESR и ESL в кондензатори, за да научите повече за тях и техните значение при проектирането на вериги.

Какво е DCR в индуктори?

Терминът DCR означава съпротивление на постоянен ток. Тази стойност представлява количеството съпротивление, което индуктор може да окаже, когато през него се предава DC сигнал от 0Hz. На практика всички индуктори ще имат малка стойност на DCR, свързана с него.

Изображението по-долу представлява практичен индуктор с неговата действителна индуктивност последователно с малко DC съпротивление (DCR). Символът на индуктора тук представлява индуктивността, а резисторът последователно с него е постояннотоковото съпротивление на индуктора. По принцип индукторите осигуряват много ниско съпротивление за постоянен ток с ниска честота и осигуряват високо съпротивление за високочестотни входове.

В DCR на индуктор се дължи на съпротивление на намотката използване който е направена индуктор. Съпротивлението на намотката е пропорционално на дължината на проводника, използван за образуване на намотката, а дължината на намотката също е пропорционална на стойността на индуктивността на индуктора. Следователно, индукторите с по-висока стойност налагат високо съпротивление, а индукторите с ниска стойност осигуряват ниско съпротивление. Голяма стойност на индуктивността изисква по-голям брой намотки от индукторите с ниска стойност, като по този начин се увеличава дължината на медната жица. DCR на индукторите обикновено варира от далеч по-малко от 1 ома до 3-4 ома.

Практическо значение на DCR

Сега знаем, че индукторите имат малка стойност на съпротивление с него, но какъв е проблемът с това? Защо е важно да се вземе предвид тази малка стойност на съпротивлението при проектирането на нашата схема?

DCR като резистор разсейва топлината и намалява ефективността, точно както всеки друг резистор със спад на напрежението върху него. Ефективността се измерва с помощта на формулата по-долу

Q = w (L / R)

Където Q се нарича Q-фактор. L е индуктивният реактор, а R е съпротивлението на индуктора при определена честота. Съотношението на индуктивно съпротивление с съпротивлението при дадена честота се нарича Q-фактор. Този Q фактор е от съществено значение при различни приложения. Колкото по-висок е коефициентът Q, толкова по-висока ще бъде ефективността. Ако теоретично се изчисли, идеалният индуктор има по-висок Q фактор в сравнение с реалния. В реалните индуктори този Q фактор е надежден в DCR.

От гледна точка на приложението, индуктори с висока стойност на Q фактор се използват във RF веригите, където кондензатор се използва паралелно с него, за да образува резонансна верига на резервоара. В такъв случай високата стойност на Q фактора на индуктор помага да се балансират горната и долната честота на резонансната верига, работеща в непрекъсната честотна лента.

При приложенията, свързани със силова електроника, ниската стойност на DCR е от съществено значение за по-малко разсейване на мощността, както и за малки отпечатъци на пакета. Индуктор с нисък DCR ще има нисък форм-фактор от индукторите с висока стойност на DCR. Основният ефект от DCR на индуктора е разсейването на мощността поради съпротивлението на бобината. Разсейването на мощността може да бъде изчислено по закона за мощността P = I ² R, където R е еквивалент на постояннотоково съпротивление на индукторите, а I е токът, протичащ през него.

Как да се измери DCR на индуктор?

Повечето хора измерват съпротивлението на постоянен ток (DCR) на индуктор, като свързват стандартен мултиметър през проводниците на индуктора, за да измерват съпротивлението на медната жица. Може да работи достатъчно справедливо за индуктори с голяма стойност, тъй като медната жица там е достатъчно голяма, за да произведе висока DCR стойност, която може да бъде измерена чрез типичната многометрова резолюция.

Но за индуктор с по-малка стойност стойността на постояннотоковото съпротивление е твърде малка (обикновено в милиом обхват), за да бъде измерена чрез стандартните евтини мултиметри. Също така проводниците на сондата на Multi-meter също имат DC съпротивление, което добавя към DCR стойността, което води до грешно отчитане. И така, има общ проблем в измерването на DCR на индуктора.

Действителният начин за измерване на стойността на DCR на индуктор е чрез използване на път на чувствителност на Келвин през отворите и прилагане на ток през индуктора. Тъй като DCR на индуктора е постояннотоковото съпротивление на медната жица, той ще генерира напрежение в клемата на индуктора, въз основа на закона на Ома, V = I x R. Това напрежение може да бъде измерено с помощта на мултиметъра. Очевидно тази техника на измерване има ограничение. Преди да направите измерването, трябва да сте наясно с няколко неща, изброени по-долу.

1. Максималният ток на индукторите. Токът не трябва да надвишава максималния ток, посочен в листа с данни на индуктора.
2. Макет не е подходящ за измерване на DCR на индуктори, тъй като връзката на макет също допринася за шума и устойчивостта.
3. Добре е да използвате подходяща печатна платка само с точки за изпитване, съединители за входящи и изходни токове и компонентни подложки, задържащи приспособление, за да се избегне запояване.

Изображението по-долу показва веригата за измерване на DCR стойността на индуктор. Показаният тук индуктор е идеален индуктор, а DC съпротивлението е еквивалентно серийно съпротивление. Сетивната линия са линиите на Келвин.

Нека приемем, че използваният тук индуктор има постоянен ток от 1А. Така че ние входният ток тук ще бъде 1А. По-висока стойност на входния ток по-висока ще бъде разделителната способност на измерената DCR стойност, но ако индукторът не може да се справи с висок ток, могат да се използват и токове с ниска стойност.

След преминаване на тока трябва да се измери спада на напрежението през проводниците на индуктора. Да предположим, че спадът на напрежението в индуктора се изчислява при приблизително 50mV. След това DCR на този индуктор може да се изчисли като

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

Как да намалим DCR при конструиране на индуктора

Стойността на DCR на индуктор няма значително предимство и следователно винаги е по-добре да изберете индуктор с ниска стойност на DCR. Обикновено, когато се конструират или проектират индуктори, се взема предвид и параметърът DCR. DCR на индуктор трябва да бъде много нисък, така че индукторът да не блокира потока от постоянен ток. Следните техники се използват за намаляване на DCR стойността на индуктор

1. Съпротивлението зависи от дължината и дебелината на медната жица. За да се намали постояннотоковото съпротивление на индуктор, вместо един проводник, могат да бъдат увити паралелно множество проводници. Поради тази връзка полученото съпротивление става по-малко. Помислете за един меден проводник с някаква х стойност на съпротивлението. Ако няколко такива проводника са свързани паралелно, еквивалентното съпротивление ще бъде намалено, тъй като паралелните резистори ще имат ниско еквивалентно съпротивление като изход.

2. Увеличаването на площта на напречното сечение на медната жица намалява постояннотоковото съпротивление на индукторите. Следователно по-дебелите проводници са полезни за намален DCR.

3. Друга техника е да се използва плоска медна жица вместо кръглите медни жици. Плоските проводници имат голяма площ в сравнение с кръглите проводници. Това също е от полза за намаляване на общото съпротивление.

Изображението по-долу е индуктор, който е конструиран с помощта на плоска жица. Производителят е Wurth Electronics, а номерът на частта е 7443641000. Според листа с данни индукторът има индуктивност 10uH, а постояннотоковото съпротивление е 2,4 милиома при 20 градуса по Целзий.

4. Информационният лист за индуктор предоставя рейтингите на индуктора, където е посочена максималната стойност на DCR. Тази стойност варира в зависимост от температурата. Препоръчително е да използвате индуктора в дадено състояние на околната температура, за да ги задействате в областта на минималната стойност на DCR.

Така че DCR на индуктор е важен фактор и трябва да се има предвид при проектирането на всяка схема.