Apa itu dcr pada induktor dan bagaimana pengaruhnya terhadap desain sirkuit Anda

Induktor banyak digunakan komponen pasif dalam elektronika setelah resistor dan kapasitor. Induktor yang ideal menyimpan energi dalam medan magnet dan memberikan arus keluaran yang halus ke beban. Tetapi dalam rangkaian praktis, induktor juga mengandung beberapa resistansi nilai rendah yang terkait dengan properti induktansinya. Selama aliran suplai DC atau untuk lebih spesifik dalam frekuensi 0 Hertz, Induktor memberikan resistansi terhadap aliran arus. Resistansi DC ini disebut sebagai DCR yang merupakan singkatan dari resistansi DC. Dalam tutorial ini kita akan mempelajari lebih lanjut tentang DCR dan bagaimana pengaruhnya terhadap kinerja rangkaian. Kita juga akan belajar bagaimana mengukur nilai DCR induktor dan bagaimana mengurangi nilai DCR induktor selama konstruksinya.

Mirip dengan DCR untuk Induktor, kapasitor juga memiliki beberapa parameter non-ideal yang terkait dengannya yang disebut resistansi Seri Ekuivalen (ESR) dan Induktansi seri Ekuivalen (ESL) Anda dapat membaca artikel tentang ESR dan ESL di Kapasitor untuk mengetahui lebih banyak tentang itu dan mereka pentingnya dalam desain sirkuit.

Apa DCR di Induktor?

Istilah DCR adalah singkatan dari DC Resistance. Nilai ini mewakili jumlah resistansi yang dapat ditawarkan induktor ketika sinyal DC 0Hz melewati itu. Dalam praktiknya semua induktor akan memiliki nilai DCR kecil yang terkait dengannya.

Gambar di bawah ini mewakili Induktor praktis dengan induktansi sebenarnya secara seri dengan resistansi DC kecil (DCR). Simbol induktor di sini mewakili induktansi dan resistor secara seri dengannya adalah resistansi DC dari Induktor. Pada prinsipnya Induktor memberikan resistansi yang sangat rendah untuk arus DC dengan frekuensi rendah dan memberikan resistansi tinggi untuk input frekuensi tinggi.

The DCR dari sebuah induktor adalah karena hambatan dari kumparan menggunakan yang induktor dibuat. Hambatan kumparan sebanding dengan panjang kawat yang digunakan untuk membentuk kumparan, dan panjang kumparan juga sebanding dengan nilai induktansi dari Induktor. Oleh karena itu, induktor bernilai lebih tinggi memberikan resistansi tinggi dan induktor bernilai rendah memberikan resistansi rendah. Nilai induktansi yang besar membutuhkan nomor belitan yang lebih tinggi daripada induktor bernilai rendah, sehingga meningkatkan panjang kawat tembaga. DCR dari Induktor biasanya berkisar dari kurang dari 1 Ohm hingga 3-4 Ohm.

Pentingnya Praktis DCR

Sekarang kita tahu bahwa induktor memiliki nilai resistansi yang kecil dengannya, tapi apa masalahnya? Mengapa penting untuk mempertimbangkan nilai resistansi kecil ini saat merancang rangkaian kita?

DCR menjadi resistor menghilangkan panas dan mengurangi efisiensi seperti resistor lainnya dengan penurunan tegangan. Efisiensi diukur dengan menggunakan rumus di bawah ini

Q = w (L / R)

Dimana, Q disebut faktor-Q. L adalah reaktor induktif dan R adalah resistansi induktor pada frekuensi tertentu. Rasio reaktansi induktif dengan resistansi pada frekuensi tertentu disebut faktor-Q. Faktor Q ini penting dalam berbagai aplikasi. Semakin tinggi faktor Q, semakin tinggi efisiensi. Jika dihitung secara teoritis, induktor ideal memiliki faktor Q yang lebih tinggi dibandingkan dengan induktor asli. Dalam Induktor nyata, faktor Q ini dapat diandalkan di DCR.

Penerapannya, Induktor dengan nilai tinggi faktor Q digunakan di sirkuit RF di mana kapasitor digunakan secara paralel untuk membentuk sirkuit tangki resonan. Dalam kasus seperti itu, nilai tinggi faktor Q dari induktor membantu menyeimbangkan frekuensi atas dan bawah dari rangkaian resonansi yang beroperasi dalam frekuensi pita kontinu.

Dalam aplikasi yang berhubungan dengan elektronika daya, nilai DCR yang rendah sangat penting untuk mengurangi disipasi daya serta jejak paket yang kecil. Induktor dengan DCR rendah akan memiliki faktor bentuk yang lebih rendah dibandingkan dengan Induktor dengan nilai DCR yang tinggi. Efek utama DCR induktor adalah disipasi daya karena resistansi koil. Disipasi daya dapat dihitung dengan hukum daya P = I ² R di mana R setara dengan resistansi Induktor DC dan I adalah arus yang mengalir melaluinya.

Bagaimana mengukur DCR dari Induktor?

Kebanyakan orang mengukur Resistensi DC (DCR) dari Induktor dengan menghubungkan multi-meter standar di seluruh kabel Induktor untuk mengukur resistansi kabel tembaga. Ini mungkin bekerja cukup adil untuk induktor bernilai besar, karena kabel tembaga di sana cukup besar untuk menghasilkan nilai DCR tinggi yang dapat diukur dengan resolusi multi-meter yang khas.

Tapi, untuk induktor nilai yang lebih kecil nilai resistansi DC terlalu kecil (biasanya dalam kisaran mili-ohm) untuk diukur dengan multi-meter biaya rendah standar. Juga kabel probe Multi-meter juga memiliki resistansi DC yang menambahkan hingga nilai DCR sehingga pembacaan salah. Jadi, ada masalah umum dalam pengukuran DCR Induktor.

Cara sebenarnya untuk mengukur nilai DCR Induktor adalah dengan menggunakan jalur penginderaan Kelvin melintasi kabel dan menerapkan arus melintasi Induktor. Karena DCR Induktor adalah resistansi DC dari kabel tembaga, maka akan menghasilkan tegangan melintasi terminal Induktor berdasarkan hukum Ohm, V = I x R. Tegangan ini dapat diukur menggunakan multi-meter. Jelas, teknik pengukuran ini memiliki keterbatasan. Sebelum melakukan pengukuran, seseorang harus mengetahui beberapa hal yang tercantum di bawah ini.

1. Peringkat arus maksimum Induktor. Arus tidak boleh melebihi peringkat arus maksimum yang dinyatakan dalam lembar data Induktor.
2. Papan tempat memotong roti tidak cocok untuk pengukuran DCR Induktor karena sambungan papan tempat memotong roti juga berkontribusi terhadap kebisingan dan hambatan.
3. Sebaiknya gunakan PCB yang tepat hanya dengan titik uji, konektor arus masuk dan keluar, dan perlengkapan penahan komponen bantalan untuk menghindari penyolderan.

Gambar di bawah ini menunjukkan rangkaian untuk mengukur nilai DCR dari sebuah Induktor. Induktor yang ditunjukkan di sini adalah Induktor ideal dan Resistansi DC adalah resistansi seri yang setara. Garis indra adalah garis indra Kelvin.

Mari kita asumsikan bahwa Induktor yang digunakan di sini memiliki peringkat arus kontinu 1A. Jadi arus input kita di sini adalah 1A. Semakin tinggi nilai arus input, semakin tinggi resolusi dari nilai DCR yang diukur, tetapi jika induktor Anda tidak dapat menangani arus nilai rendah arus tinggi juga dapat digunakan.

Setelah melewati arus, penurunan tegangan pada kabel induktor harus diukur. Misalkan penurunan tegangan pada induktor dihitung pada kira-kira 50mV. Kemudian, DCR induktor itu dapat dihitung sebagai

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

Cara mengurangi DCR saat membangun Induktor

Nilai DCR dari induktor tidak memiliki keuntungan yang signifikan dan oleh karena itu selalu lebih baik untuk memilih Induktor dengan nilai DCR yang rendah. Biasanya ketika Induktor sedang dibangun atau dirancang, parameter DCR juga dipertimbangkan. DCR dari induktor harus sangat rendah agar induktor tidak menghalangi aliran arus DC. Teknik berikut digunakan untuk mengurangi nilai DCR induktor

1. Hambatan tergantung pada panjang dan ketebalan kawat tembaga. Untuk menurunkan resistansi DC dari induktor, alih-alih satu kabel, beberapa kabel dapat dilukai secara paralel. Karena koneksi ini, resistansi yang dihasilkan menjadi lebih sedikit. Pertimbangkan kabel tembaga tunggal dengan beberapa nilai resistansi x. Jika beberapa kabel tersebut dihubungkan secara paralel, resistansi ekivalen akan berkurang karena resistor secara paralel akan memiliki resistansi ekivalen rendah sebagai output.

2. Meningkatkan luas penampang kabel tembaga menurunkan resistansi DC dari induktor. Oleh karena itu, kabel yang lebih tebal bermanfaat untuk mengurangi DCR.

3. Teknik lain adalah dengan menggunakan kawat tembaga pipih sebagai pengganti kawat tembaga bulat. Kabel pipih memiliki area yang luas dibandingkan dengan kabel bulat. Ini juga bermanfaat untuk mengurangi resistensi secara keseluruhan.

Gambar di bawah ini adalah induktor yang dibangun menggunakan kabel datar. Pabrikannya adalah Wurth Electronics dan nomor bagiannya adalah 7443641000. Sesuai lembar data, induktor memiliki induktansi 10uH dan resistansi DC 2,4 mili-ohm pada 20 derajat Celcius.

4. Lembar data induktor memberikan peringkat induktor di mana nilai DCR maksimum ditentukan. Nilai ini bervariasi berdasarkan suhu. Disarankan untuk menggunakan induktor dalam kondisi suhu sekitar tertentu untuk mengoperasikannya di wilayah nilai DCR minimum.

Jadi DCR induktor merupakan faktor penting dan harus dipertimbangkan saat merancang rangkaian apa pun.