آموزش الکترونیکآموزش ها

تاثیر DCR انداکتور بر مدار (DCR سلف)

انداکتور ها (سلف ها) بعد از مقاومت ها و خازن ها به طور گسترده ای در اجزای الکترونیکی استفاده می شوند. یک سلف ایده آل، انرژی را در یک میدان مغناطیسی ذخیره می کند و جریان خروجی صافی را به بار تحویل می دهد. اما در یک مدار عملی، یک سلف حاوی برخی از مقاومت هایی با مقدار کم مرتبط با خاصیت القایی آن است.  در طول جریان منبع تغذیه DC یا به طور خاص در فرکانس 0 هرتز، سلف ها، در برابر جریان جاری مقاومت ایجاد می کنند. این مقاومت DC به عنوان DCR شناخته می شود که مخفف مقاومت DC است. . در این آموزش، ما درباره DCR و نحوه تأثیر آن بر عملکرد مدار بیشتر خواهیم آموخت. ما همچنین یاد خواهیم گرفت که چگونه مقدار DCR یک سلف را اندازه گیری کنیم و چگونه مقدار DCR یک سلف را در هنگام ساخت آن کاهش دهیم.

مشابه DCR برای سلف ها، خازن ها نیز همچنین دارای پارامتر غیر ایده آل مرتبط با آن به نام مقاومت سری معادل (ESR) و سری معادل القایی (ESL) هستند که می توانید مقاله ESR و ESL را در خازن ها بخوانید تا درباره آن و اهمیت آنها در طراحی مدار بیشتر بدانید.

DCR در سلف چیست؟

اصطلاح DCR مخفف DC Resistance به معنای مقاومت DC سلف است. این مقدار نشان دهنده میزان مقاومت یک سلف در هنگام عبور سیگنال DC 0Hz است. در عمل همه انداکتور ها مقدار کمی DCR مرتبط با آن را دارند.

تصویر زیر نشان دهنده یک سلف عملی با القا واقعی آن به صورت سری با مقاومت DC کوچک (DCR) است. نماد سلف  در اینجا نشان دهنده اندوکتانس و مقاومت به صورت سری با آن مقاومت DC سلف است. در اصل سلف ها مقاومت بسیار کمی برای جریان DC با فرکانس کم و مقاومت بالایی برای ورودی های فرکانس بالا ایجاد می کنند.

DCR در سلف

DCR یک سلف، به دلیل مقاومت سیم پیچ است که با استفاده از آن سلف ساخته می شود. مقاومت سیم پیچ متناسب با طول سیم مورد استفاده برای تشکیل سیم پیچ است و طول سیم پیچ نیز متناسب با مقدار القایی سلف است. از این رو، سلف هایی با مقادیر بالاتر مقاومت بالایی را تحمیل می کنند و انداکتور هایی با مقادیر کم، مقاومت کمی را ایجاد می کنند. مقدار زیادی از القا، به تعداد سیم پیچ بیشتری نسبت به سلف هایی با مقدار کم نیاز دارد، بنابراین طول سیم مسی افزایش می یابد. DCR سلف ها معمولاً از بسیار کمتر از 1 اهم تا 3-4 اهم است.

اهمیت عملی DCR

اکنون می دانیم که سلف ها مقاومت کمی با آن دارند، اما مشکل آن چیست؟ چرا در نظر گرفتن این مقدار کم مقاومت، هنگام طراحی مدار ما مهم است؟

مقاومت DCR همانند هر مقاومت دیگری که افت ولتاژ دارد، گرما را پخش می کند و باعث کاهش بازده می شود. بازده با استفاده از فرمول زیر اندازه گیری می شود :

Q = w (L/R)

در اینجا، Q را ضریب Q می نامند. L راکتور القایی و R مقاومت سلف (انداکتور) در یک فرکانس خاص است. نسبت یک راکتور القایی به مقاومت در یک فرکانس معین را ضریب Q می نامند. این فاکتور Q در کاربردهای مختلف ضروری است. هر چه ضریب Q بالاتر باشد، کارایی بالاتر خواهد بود. در صورت محاسبه نظری، یک سلف ایده آل دارای ضریب Q بالاتری در مقایسه با ضریب واقعی است. در سلف های واقعی، این ضریب Q در DCR قابل اعتماد است.

از نظر کاربردی، در مدارهای RF که از یک خازن به صورت موازی با آن برای تشکیل مدار مخزن تشدید استفاده می شود، از سلف هایی با ضریب Q زیاد استفاده می شود. در چنین شرایطی، مقدار بالای ضریب Q یک سلف، به تعادل فرکانس بالا و پایین مدار تشدید اجرایی در یک فرکانس باند پیوسته کمک می کند.

اگر میخواهید آردوینو را به صورت اصولی و پروژه محور (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط آردوینو با اندروید، ساخت ربات با آردوینو) یاد بگیرید، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

در کاربردهای مربوط به الکترونیک نیرو، کم بودن DCR برای اتلاف کمتر انرژی و همچنین ردپای بسته های کوچک ضروری است. سلف با DCR کم، ضریب فرم کمی نسبت به سلفی با مقدار بالای DCR خواهد داشت. عمده ترین تأثیر DCR سلف ، اتلاف توان در اثر مقاومت سیم پیچ است. اتلاف توان را می توان با قانون توان P = I2R محاسبه کرد که در آن R معادل با مقاومت القایی DC و I جریان عبوری از آن است.

اندازه گیری DCR در سلف

اکثر افراد مقاومت (DCR) یک سلف را با اتصال یک متری استاندارد در سر سلف اندازه گیری می کنند تا مقاومت سیم مسی اندازه گیری شود. این ممکن است برای سلف هایی با مقدار بزرگ به اندازه کافی درست عمل کند، زیرا سیم مسی در آنجا به اندازه کافی بزرگ است که می تواند مقدار DCR بالایی تولید کند که می تواند با دقت چندین متری معمولی اندازه گیری شود.

پیشنهاد میکنم مقاله ساخت سلف سنج با آردوینو را مشاهده کنید.

اما، برای یک سلف با مقدار کمتر، مقدار مقاومت DC بسیار کم است (معمولاً در محدوده میلی اهم) برای اندازه گیری با استاندارد چند متری کم هزینه. همچنین سیم های چندین متری پروب دارای مقاومت DC هستند که به مقدار DCR می افزاید و منجر به خواندن ایراد دار می شود. بنابراین، یک مشکل کلی در اندازه گیری سلف DCR وجود دارد.

روش واقعی برای اندازه گیری مقدار DCR یک سلفبا استفاده از یک مسیر سنجش کلوین در سراسر لیدها و استفاده از جریان در سر سلف است. از آنجا که DCR سلفمقاومت DC سیم مسی است، ولتاژی را در پایانه سلف تولید می کند که براساس قانون اهم ولتاژ، V = I x R تولید می شود.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

این ولتاژ را می توان با استفاده از مولتی متر اندازه گیری کرد. بدیهی است که این روش اندازه گیری محدودیت هایی دارد. قبل از اندازه گیری باید در مورد مواردی که در زیر ذکر شده است آگاهی داشته باشید.

  1. حداکثر رتبه جریان سلف ها. جریان نباید بیش از حداکثر درجه جریان اعلام شده در صفحه داده انداکتور باشد.
  2. تخته برد برای اندازه گیری سلف های DCR مناسب نیست زیرا اتصال تخته برد نیز به ایجاد صدا و مقاومت کمک می کند.
  3. بهتر است که از PCB مناسب فقط با نقاط آزمایش، اتصالات ورودی و خروجی جریان و اتصالات نگهدارنده اجزای پد اجزا استفاده شود تا از لحیم کاری جلوگیری شود.

تصویر زیر، مدار اندازه گیری مقدار DCR یک سلف را نشان می دهد. سلف نشان داده شده در اینجا یک سلف ایده آل است و مقاومت DC، مقاومت سری معادل آن است. خط حس، خطوط حس کلوین است.

اندازه گیری DCR در سلف

بیایید فرض کنیم که سلف مورد استفاده در اینجا دارای درجه جریان مداوم 1A است. بنابراین جریان ورودی ما در اینجا 1A خواهد بود. بالاتر از مقدار جریان ورودی، تفکیک مقدار DCR اندازه گیری شده خواهد بود، اما اگر سلف شما قادر به کنترل جریان زیاد نیست، از جریانی با مقدار کم نیز می توان استفاده کرد.

پس از عبور جریان، افت ولتاژ در سرتاسر سلف باید اندازه گیری شود. فرض کنید افت ولتاژ روی سلف در حدود 50 میلی ولت محاسبه شود. سپس، DCR آن سلف را می توان مانند زیر محاسبه کرد :

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

کاهش DCR هنگام ساخت سلف

مقدار DCR یک سلف هیچ مزیت قابل توجهی ندارد و از این رو همیشه بهتر است یک سلف با مقدار DCR کم انتخاب شود. به طور معمول هنگام ساخت یا طراحی سلف ها، پارامتر DCR نیز در نظر گرفته می شود. DCR یک سلفباید بسیار کم باشد تا سلفجریان جاری DC را مسدود نکند. برای کاهش مقدار DCR یک سلف از تکنیک های زیر استفاده می شود

1. مقاومت به طول و ضخامت سیم مسی بستگی دارد. برای کاهش مقاومت DC یک سلف، به جای یک سیم، می توان چندین سیم را به طور موازی سیم پیچ دار کرد. به دلیل این اتصال، مقاومت حاصل کمتر می شود. یک سیم مسی منفرد را با مقاومت x برابر در نظر بگیرید. اگر چندین سیم از این دست به طور موازی متصل شوند، مقاومت معادل کاهش می یابد زیرا مقاومت های موازی مقاومت معادل پایینی به عنوان خروجی خواهند داشت.

2. افزایش سطح مقطع سیم مسی مقاومت DC سلف ها را کاهش می دهد. بنابراین، سیمهای ضخیم تر برای کاهش DCR مفید هستند.

3. تکنیک دیگر، استفاده از سیم مس مسطح به جای سیم های مسی گرد است. سیم های تخت در مقایسه با سیم های گرد مساحت بیشتری دارند. این امر همچنین برای کاهش مقاومت کلی مفید است.

تصویر زیر یک سلف است که با استفاده از سیم تخت ساخته شده است. سازنده Wurth Electronics و شماره قطعه 7443641000 است. طبق هر صفحه داده، سلف دارای اندوکتانس 10uH است و مقاومت DC 2.4 میلی اهم در 20 درجه سانتیگراد است.

کاهش DCR هنگام ساخت سلف

4. صفحه داده سلف، امتیازات سلف را در جایی که حداکثر مقدار DCR مشخص شده است، ارائه می دهد. این مقدار براساس دما تغییر می کند. توصیه می شود برای کارکردن آنها در حداقل مقدار DCR از سلف در شرایط دمای محیط استفاده کنید.

مقاومت DC سلف

بنابراین DCR یک سلف فاکتور مهمی است و هنگام طراحی هر مدار باید به آن توجه شود.

نظرتان را در مورد این مطلب با ستاره دادن اعلام کنید
امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. نظرات ، مشکلات و پیشنهادات خود را در پایین صفحه اعلام کنید
محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. مالکیتی بر مطالب ارائه شده ندارم. اکثر فعالیت بنده در زمینه ترجمه است. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *