İndüktörlerde dcr nedir ve devre tasarımınızı nasıl etkiler?

İndüktörler, elektronikte dirençler ve kapasitörlerden sonra yaygın olarak kullanılan pasif bileşenlerdir. İdeal bir indüktör, enerjiyi manyetik bir alanda depolar ve yüke düzgün bir çıkış akımı sağlar. Ancak pratik bir devrede, bir indüktör ayrıca endüktans özelliği ile ilişkili bazı düşük değerli dirençler içerir. DC beslemenin akışı sırasında veya 0 Hertz frekansında spesifik olmak üzere, İndüktörler akımın akışına direnç sağlar. Bu DC direnci, DC direnci anlamına gelen DCR olarak adlandırılır. Bu eğitimde DCR ve bir devrenin performansını nasıl etkilediği hakkında daha fazla bilgi edineceğiz. Ayrıca bir indüktörün DCR değerini nasıl ölçeceğimizi ve yapımı sırasında bir indüktörün DCR değerini nasıl azaltacağımızı da öğreneceğiz.

İndüktörler için DCR'ye benzer şekilde, kapasitörler, Eşdeğer Seri direnç (ESR) ve Eşdeğer seri Endüktans (ESL) olarak adlandırılan bazı ideal olmayan parametrelere sahiptir. devre tasarımında önemi.

İndüktörlerde DCR nedir?

DCR terimi, DC Direnci anlamına gelir. Bu değer, bir indüktörün içinden 0 Hz'lik bir DC sinyali geçtiğinde sunabileceği direnç miktarını temsil eder. Pratikte, tüm indüktörlerin kendisiyle ilişkili küçük bir DCR değeri olacaktır.

Aşağıdaki görüntü, küçük bir DC direnci (DCR) ile seri olarak gerçek endüktansı olan pratik bir İndüktörü temsil etmektedir. Buradaki indüktör sembolü, indüktansı ve onunla seri olarak direnci temsil ediyor, İndüktörün DC direncidir. Prensip olarak indüktörler, düşük frekanslı DC akımına çok düşük direnç sağlar ve yüksek frekanslı girişler için yüksek direnç sağlar.

İndüktörün DSR bobinin direnci nedeniyle endüktör yapıldığı kullanılmıştır. Bobinin direnci, bobini oluşturmak için kullanılan telin uzunluğu ile orantılıdır ve bobinin uzunluğu da İndüktörün endüktans değeri ile orantılıdır. Bu nedenle, yüksek değerli indüktörler yüksek direnç uygular ve düşük değerli indüktörler düşük direnç sağlar. Büyük bir endüktans değeri, düşük değerli indüktörlerden daha yüksek sargı sayıları gerektirir, böylece bakır tel uzunluğunu arttırır. İndüktörlerin DCR'si tipik olarak 1 Ohm'dan 3-4 Ohm'a kadar değişir.

DCR'nin Pratik Önemi

Artık indüktörlerin küçük bir direnç değerine sahip olduğunu biliyoruz, ancak bununla ilgili sorun nedir? Devremizi tasarlarken bu küçük direnç değerini dikkate almak neden önemlidir?

Bir direnç olan DCR, ısıyı dağıtır ve üzerinde bir voltaj düşüşü olan diğer herhangi bir direnç gibi verimliliği azaltır. Verimlilik aşağıdaki formül kullanılarak ölçülür

Q = w (Sol / Sağ)

Burada Q, Q faktörü olarak adlandırılır. L endüktif reaktördür ve R, Endüktörün belirli bir frekanstaki direncidir. Bir endüktif reaktansın belirli bir frekanstaki dirençle oranına Q faktörü denir. Bu Q faktörü, çeşitli uygulamalarda çok önemlidir. Q faktörü ne kadar yüksekse, verimlilik o kadar yüksek olacaktır. Teorik olarak hesaplanırsa, ideal bir indüktör gerçek olanla karşılaştırıldığında daha yüksek bir Q faktörüne sahiptir. Gerçek İndüktörlerde, bu Q faktörü DCR'de güvenilirdir.

Uygulamada, yüksek Q faktör değerine sahip indüktörler, bir rezonant tank devresi oluşturmak için bir kapasitörün paralel olarak kullanıldığı RF devrelerinde kullanılır. Böyle bir durumda, bir indüktörün Q faktörünün yüksek değeri, sürekli bir bant frekansında çalışan rezonans devresinin üst ve alt frekansının dengelenmesine yardımcı olur.

Güç elektroniği ile ilgili uygulamalarda, daha az güç tüketimi ve küçük paket ayak izleri için düşük DCR değeri gereklidir. İndüktöre düşük DSR düşük bir biçimi olacaktır DSR yüksek bir değerde Bobin daha. İndüktörün DCR'sinin ana etkisi, bobin direncinden kaynaklanan güç kaybıdır. Güç kaybı, P = I ² R güç yasası ile hesaplanabilir, burada R, İndüktör DC direncine eşdeğerdir ve I, içinden geçen akımdır.

Bir İndüktörün DCR'si nasıl ölçülür?

Çoğu insan, bir İndüktörün DC Direncini (DCR), bakır telin direncini ölçmek için İndüktör uçlarına standart bir çoklu metre bağlayarak ölçer. Büyük değerli indüktörler için yeterince adil çalışabilir, çünkü oradaki bakır tel, tipik çok metrelik çözünürlükle ölçülebilen yüksek bir DCR değeri üretecek kadar büyüktür.

Ancak, daha küçük değerli bir indüktör için DC direnç değeri, standart düşük maliyetli çok metrelerle ölçülemeyecek kadar küçüktür (tipik olarak mili-ohm aralığında). Ayrıca Multi-metrenin prob kabloları, hatalı okumaya neden olan DCR değerini artıran DC direncine sahiptir. Dolayısıyla, İndüktörün DCR ölçümünde genel bir problem var.

Bir İndüktörün DCR değerini ölçmenin gerçek yolu, uçlar boyunca Kelvin algılama yolu kullanmak ve İndüktör boyunca akım uygulamaktır. İndüktörün DCR'si bakır telin DC direnci olduğundan, İndüktörün terminali boyunca Ohm yasasına, V = I x R'ye göre bir voltaj üretecektir . Bu voltaj, çoklu metre kullanılarak ölçülebilir. Açıktır ki, bu ölçüm tekniğinin bir sınırlaması vardır. Ölçümü almadan önce aşağıda listelenen birkaç şeye dikkat etmeniz gerekir.

1. Endüktörlerin maksimum akım derecesi. Akım, Endüktörün veri sayfasında belirtilen maksimum akım oranını aşmamalıdır.
2. Breadboard, devre tahtası bağlantısı gürültü ve dirence de katkıda bulunduğundan, İndüktör DCR ölçümü için uygun değildir.
3. Lehimlemeyi önlemek için sadece test noktaları, Akım giriş ve çıkış konektörleri ve komponent pedleri komponent tutma tertibatı ile uygun PCB kullanmak iyidir.

Aşağıdaki görüntü, bir İndüktörün DCR değerini ölçmek için devreyi göstermektedir. Burada gösterilen İndüktör ideal bir İndüktördür ve DC Direnci eşdeğer seri dirençtir. Algılama çizgisi Kelvin duyu çizgileridir.

Burada kullanılan İndüktörün sürekli 1A akım değerine sahip olduğunu varsayalım. Yani buradaki giriş akımı 1A olacaktır. Giriş akımının değeri ne kadar yüksekse, ölçülen DCR değerinin çözünürlüğü de o kadar yüksek olacaktır, ancak indüktörünüz yüksek akımı kaldıramazsa, düşük değerli akımlar da kullanılabilir.

Akımı geçtikten sonra, indüktörün uçlarındaki voltaj düşüşü ölçülmelidir. İndüktördeki voltaj düşüşünün yaklaşık 50mV'de hesaplandığını varsayalım. Ardından, bu indüktörün DCR'si şu şekilde hesaplanabilir

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

İndüktör oluşturulurken DCR nasıl azaltılır

Bir indüktörün DCR değerinin önemli bir avantajı yoktur ve bu nedenle düşük DCR değerine sahip bir İndüktör seçmek her zaman daha iyidir. Normalde, İndüktörler inşa edilirken veya tasarlanırken, DCR parametresi de dikkate alınır. Bir indüktörün DCR'sinin çok düşük olması gerekir, böylece indüktör DC akım akışını bloke etmez. Bir indüktörün DCR değerini azaltmak için aşağıdaki teknikler kullanılır

1. Direnç, bakır tel uzunluğuna ve kalınlığına bağlıdır. Bir indüktörün DC direncini düşürmek için, tek bir tel yerine birden çok tel paralel olarak sarılabilir. Bu bağlantı nedeniyle ortaya çıkan direnç azalır. X direnç değerine sahip tek bir bakır tel düşünün. Bu tür birden fazla tel paralel bağlanırsa, eşdeğer direnç azalacaktır çünkü paralel dirençler çıkış olarak düşük eşdeğer dirence sahip olacaktır.

2. Bakır telin kesit alanını artırmak, indüktörlerin DC direncini azaltır. Bu nedenle, daha kalın teller, DCR'nin azalması için faydalıdır.

3. Diğer bir teknik, yuvarlak bakır teller yerine yassı bakır tel kullanmaktır. Yassı teller, yuvarlak tellere göre geniş bir alana sahiptir. Bu aynı zamanda genel direnci azaltmak için de faydalıdır.

Aşağıdaki görüntü, yassı tel kullanılarak yapılmış bir indüktördür. Üretici Wurth Electronics'tir ve parça numarası 7443641000'dir. Veri sayfasına göre indüktör 10uH endüktansa sahiptir ve DC direnci 20 santigrat derecede 2.4 mili ohm'dur.

4. İndüktör veri sayfası, maksimum DCR değerinin belirtildiği indüktör derecelendirmelerini sağlar. Bu değer sıcaklığa göre değişir. İndüktörün, minimum DCR değeri bölgesinde çalıştırılması için belirli ortam sıcaklığı koşullarında kullanılması tavsiye edilir.

Dolayısıyla, bir indüktörün DCR'si önemli bir faktördür ve herhangi bir devre tasarlanırken dikkate alınmalıdır.