인덕터는 저항기 및 커패시터 다음으로 전자 제품에서 널리 사용되는 수동 부품입니다. 이상적인 인덕터는 자기장에 에너지를 저장하고 부하에 부드러운 출력 전류를 전달합니다. 그러나 실제 회로에서 인덕터는 인덕턴스 특성과 관련된 낮은 값의 저항도 포함합니다. DC 공급이 흐르는 동안 또는 0 헤르츠 주파수에서 특정하기 위해 인덕터는 전류 흐름에 대한 저항을 제공합니다. 이 DC 저항은 DC 저항을 나타내는 DCR이라고합니다. 이 튜토리얼에서 우리는 DCR과 그것이 회로의 성능에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 배울 것입니다. 또한 인덕터 의 DCR 값을 측정하는 방법 과 인덕터를 구성하는 동안 인덕터의 DCR 값을 줄이는 방법을 배웁니다.
인덕터 용 DCR과 유사하게 커패시터에는 ESR (등가 직렬 저항) 및 ESL (등가 직렬 인덕턴스)이라는 일부 비 이상적인 매개 변수가 있습니다. 회로 설계의 중요성.
인덕터의 DCR은 무엇입니까?
DCR이라는 용어는 DC 저항을 나타냅니다. 이 값은 0Hz의 DC 신호가 통과 할 때 인덕터가 제공 할 수있는 저항 의 양을 나타냅니다. 실제로 모든 인덕터는 이와 관련된 DCR 값이 작습니다.
아래 이미지는 실제 인덕턴스가 작은 DC 저항 (DCR)과 직렬로 연결된 실용적인 인덕터를 나타냅니다. 여기서 인덕터 기호는 인덕턴스를 나타내며 직렬 저항은 인덕터의 DC 저항입니다. 원칙적으로 인덕터는 저주파 DC 전류에 대해 매우 낮은 저항을 제공하고 고주파 입력에 대해 높은 저항을 제공합니다.
인덕터 의 DCR은 인덕터가 만들어지는 코일의 저항 때문 입니다. 코일의 저항은 코일을 형성하는 데 사용되는 와이어의 길이에 비례하며 코일의 길이도 인덕터의 인덕턴스 값에 비례합니다. 따라서 값이 높은 인덕터는 높은 저항을 부과하고 값이 낮은 인덕터는 낮은 저항을 제공합니다. 인덕턴스 값이 크면 값이 낮은 인덕터보다 더 많은 권선 수가 필요하므로 구리선 길이가 늘어납니다. 인덕터의 DCR 범위는 일반적으로 1 옴 미만에서 3-4 옴까지입니다.
DCR의 실질적인 중요성
이제 우리는 인덕터의 저항 값이 작다는 것을 알고 있지만 그 문제는 무엇입니까? 회로를 설계 할 때이 작은 저항 값을 고려하는 것이 중요한 이유는 무엇입니까?
저항이되는 DCR은 전압 강하가있는 다른 저항과 마찬가지로 열을 방출하고 효율성을 감소시킵니다. 효율은 아래 공식을 사용하여 측정됩니다.
Q = w (L / R)
여기서 Q는 Q- 팩터 라고합니다. L은 유도 리액터이고 R은 특정 주파수에서 인덕터의 저항입니다. 주어진 주파수에서 유도 성 리액턴스와 저항의 비율을 Q- 팩터라고합니다. 이 Q 인자는 다양한 응용 분야에서 필수적입니다. Q 계수가 높을수록 효율성이 높아집니다. 이론적으로 계산하면 이상적인 인덕터는 실제 인덕터에 비해 Q 계수가 더 높습니다. 실제 인덕터에서이 Q 인자는 DCR에서 신뢰할 수 있습니다.
응용 분야에서 높은 Q 계수 값을 갖는 인덕터는 커패시터가 공진 탱크 회로를 형성하기 위해 병렬로 사용되는 RF 회로에 사용됩니다. 이러한 경우 인덕터의 Q 계수의 높은 값은 연속 대역 주파수에서 작동하는 공진 회로의 상위 및 하위 주파수 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.
전력 전자 관련 응용 분야에서 DCR의 낮은 값은 적은 전력 손실과 작은 패키지 설치 공간을 위해 필수적입니다. 와 인덕터 낮은 DCR 낮은 폼 팩터해야합니다 DCR의 높은 값으로 인덕터보다 더합니다. 인덕터 DCR의 주요 효과는 코일 저항으로 인한 전력 손실입니다. 전력 손실은 전력 법칙 P = I 2 R에 의해 계산 될 수 있습니다. 여기서 R은 인덕터 DC 저항과 동일하고 I는이를 통해 흐르는 전류입니다.
인덕터의 DCR을 측정하는 방법은 무엇입니까?
대부분의 사람들은 구리선의 저항을 측정하기 위해 인덕터 리드에 표준 멀티 미터를 연결하여 인덕터의 DC 저항 (DCR)을 측정합니다. 구리선이 일반적인 멀티 미터 분해능으로 측정 할 수있는 높은 DCR 값을 생성 할 수있을만큼 충분히 크기 때문에 값이 큰 인덕터에 대해 충분히 공평하게 작동 할 수 있습니다.
그러나 값이 작은 인덕터의 경우 DC 저항 값이 너무 작아 (일반적으로 밀리 옴 범위) 표준 저가형 멀티 미터로 측정 할 수 없습니다. 또한 멀티 미터의 프로브 와이어에는 DCR 값이 추가되어 판독 오류가 발생하는 DC 저항이 있습니다. 따라서 인덕터의 DCR 측정에는 일반적인 문제가 있습니다.
인덕터의 DCR 값을 측정하는 실제 방법 은 리드 에서 켈빈 감지 경로 를 사용 하고 인덕터에 전류를 적용하는 것입니다. 인덕터의 DCR은 구리선의 DC 저항이므로 옴 법칙 V = I x R 에 따라 인덕터의 단자에 전압을 생성합니다 . 이 전압은 멀티 미터를 사용하여 측정 할 수 있습니다. 분명히이 측정 기술에는 한계가 있습니다. 측정을 시작하기 전에 아래 나열된 몇 가지 사항에 대해 알고 있어야합니다.
- 인덕터의 최대 정격 전류입니다. 전류는 인덕터의 데이터 시트에 명시된 최대 전류 정격을 초과하지 않아야합니다.
- 브레드 보드 연결은 노이즈와 저항에도 영향을 미치므로 브레드 보드는 인덕터 DCR 측정에 적합하지 않습니다.
- 납땜을 피하기 위해 테스트 포인트, 전류 입력 및 출력 커넥터 및 구성 요소 패드 구성 요소 고정 장치 만있는 적절한 PCB를 사용하는 것이 좋습니다.
아래 이미지는 인덕터의 DCR 값을 측정 하는 회로를 보여줍니다. 여기에 표시된 인덕터는 이상적인 인덕터이며 DC 저항은 등가 직렬 저항입니다. 감지 선은 켈빈 감지 선입니다.
여기에 사용 된 인덕터의 정격 전류가 1A라고 가정 해 보겠습니다. 따라서 여기서 입력 전류는 1A가됩니다. 입력 전류 값이 높을수록 측정 된 DCR 값의 분해능이되지만 인덕터가 높은 전류를 처리 할 수없는 경우 낮은 값 전류도 사용할 수 있습니다.
전류를 통과 한 후 인덕터 리드의 전압 강하를 측정해야합니다. 인덕터 양단의 전압 강하는 약 50mV에서 계산된다고 가정합니다. 그런 다음 해당 인덕터의 DCR을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
V = I x R R = V / I R = 0.05 / 1 R = 0.05 옴
인덕터를 구성하는 동안 DCR을 줄이는 방법
인덕터의 DCR 값은 큰 이점이 없으므로 항상 낮은 DCR 값을 가진 인덕터를 선택하는 것이 좋습니다. 일반적으로 인덕터를 구성하거나 설계 할 때 DCR 매개 변수도 고려됩니다. 인덕터가 DC 전류 흐름을 차단하지 않도록 인덕터의 DCR이 매우 낮아야합니다. 인덕터의 DCR 값을 줄이기 위해 다음 기술이 사용됩니다.
1. 저항은 구리선 길이와 두께에 따라 달라집니다. 인덕터의 DC 저항을 낮추기 위해 단일 와이어 대신 여러 와이어를 병렬로 감을 수 있습니다. 이 연결로 인해 결과적으로 저항이 줄어 듭니다. 저항 값이 x 인 단일 구리선을 고려하십시오. 이러한 전선을 여러 개 병렬로 연결하면 병렬 저항이 출력으로 등가 저항이 낮아 등가 저항이 감소합니다.
2. 구리선의 단면적을 늘리면 인덕터의 DC 저항이 감소합니다. 따라서 더 두꺼운 와이어는 DCR 감소에 도움이됩니다.
3. 또 다른 기술은 둥근 구리선 대신 납작한 구리선 을 사용하는 것입니다. 플랫 와이어는 둥근 와이어에 비해 면적이 넓습니다. 이것은 또한 전반적인 저항을 줄이는데도 도움이됩니다.
아래 이미지는 플랫 와이어를 사용하여 구성된 인덕터입니다. 제조업체는 Wurth Electronics이고 부품 번호는 7443641000입니다. 데이터 시트에 따르면 인덕터의 인덕턴스는 10uH이고 DC 저항은 섭씨 20도에서 2.4 밀리 옴입니다.
4. 인덕터 데이터 시트는 최대 DCR 값이 지정된 인덕터의 정격을 제공합니다. 이 값은 온도에 따라 다릅니다. 주어진 주변 온도 조건 에서 인덕터를 사용 하여 최소 DCR 값 영역에서 작동하는 것이 좋습니다.
따라서 인덕터의 DCR은 중요한 요소이며 회로를 설계 할 때 고려해야합니다.