Medición de inductancia con polarización de CC
¿Cuál es el problema?
Cómo el DC1000A supera los problemas comunes con la medición de la inductancia en presencia de corrientes de CC
¿Por qué probar con señales DC BIAS presentes?
La confirmación de la inductancia de los transformadores o inductores con una corriente de polarización de CC aplicada es un requisito de prueba común en muchas aplicaciones, ya que confirma que el material del núcleo elegido funcionará en un rango de cargas de señal de CA y CC.
A medida que la corriente de polarización de CC aumenta más allá de su nivel operativo, el núcleo se saturará y la inductancia disminuirá. Los ingenieros de diseño y los fabricantes de componentes deben confirmar que la pieza aún funciona correctamente hasta el nivel actual de diseño especificado.
Teoría de la medición LCR
Los medidores LCR se utilizan normalmente para medir una variedad de parámetros magnéticos, como la impedancia, la inductancia y la resistencia. Esto se logra aplicando un voltaje fijo a una frecuencia elegida y luego midiendo
a. el voltaje real a través de la parte bajo prueba
b. la corriente real que fluye a través de la parte bajo prueba.
C. la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente.
Prácticamente todos los medidores LCR también emplean una técnica de "Kelvin de 4 hilos".
Esto utiliza pares de conexiones, como se muestra en el diagrama. (ver a la derecha)
La corriente que fluye a través de la UUT no viaja a través del circuito de medición de voltaje (alta impedancia).
Por lo tanto, no hay caída de voltaje en los cables o circuitos de medición de voltaje, por lo que hay menos errores.
Sin embargo, la introducción de una fuente de corriente CC en el circuito (para verificar la UUT con la polarización de CC aplicada), puede potencialmente introducir otra ruta para que fluya la corriente LCR. (ver a la derecha).
Este flujo adicional de "corriente de error" provocará un error en la lectura LCR de la UUT.
Factores de la vida real que causan errores de medición
Medir con precisión la inductancia con un medidor LCR convencional sin polarización de CC es sencillo. Sin embargo, se vuelve mucho más difícil si intenta hacerlo utilizando una fuente de alimentación externa para generar la corriente de polarización de CC.
Detener cualquier flujo de corriente CA desde el LCR a través de la fuente de corriente CC es el problema aquí.
Hay cuatro factores principales que causan una fuga de corriente CA a través del suministro de polarización de CC
1. Capacitancia de salida de la fuente
Una fuente de alimentación de banco convencional generalmente contiene un condensador de salida para suavizar su suministro.
Esto reduciría la corriente CA del suministro de LCR y daría como resultado un error de medición.
Vea el diagrama a la derecha, "capacitancia de salida y tierra" y etiquetado como "1"
2. Capacitancia entre la fuente de CC y tierra.
Vea el diagrama a la derecha, "capacitancia de salida y tierra" y etiquetado como "2"
3. Respuesta no lineal de los transistores utilizados en fuentes de alimentación de corriente constante
Consulte el diagrama de la derecha "respuesta del transistor", que muestra la corriente del colector a la tensión.
En un transistor ideal las curvas son planas, pero en realidad hay una pendiente característica.
A medida que la señal de CA del LCR se agrega a la caída de voltaje de CC en la UUT, la corriente del colector varía ligeramente, lo que provoca un error.
4. Cambio de respuesta del transistor sobre corriente continua.
Consulte el diagrama de la derecha "respuesta del transistor", que muestra la corriente del colector a la tensión.
Además de ser no lineal, esta corriente de error también cambia con la salida de corriente continua variable. Ver diagrama "respuesta del transistor"
La curva de respuesta a 1 A es diferente a 20 A, por lo que la fuga de corriente d2 es mayor que d1
Esto a su vez significa que una compensación LCR convencional realizada a 0 amperios de CC no será válida a 5, 10, 20... amperios de CC.
Error de eliminación: el DC1000A
Voltech ha superado estos problemas con nuestra técnica de corrección patentada, que aborda estas 4 causas de error.
Elimina las cuatro corrientes de error que pueden afectar sus lecturas y le permite medir la UUT con condiciones de prueba de la vida real sobre corriente CC alta (y variable).
Para demostrar la eficacia de nuestra solución, hemos probado un inductor simple de 1 mH, con una polarización de 0-25 amperios de CC a 1 V RMS. Lo hemos realizado en un rango de frecuencias y hemos medido la corriente de error que fluye a través del DC1000A.
Esto ha sido probado con nuestro circuito de corrección patentado deliberadamente deshabilitado y luego probado nuevamente con él habilitado, para mostrar la efectividad de nuestra solución.
DC1000A en acción
Como puede verse en los gráficos de la derecha
Sin la tecnología de corrección DC1000A
Las líneas naranjas muestran la corriente de error de CA (por voltio a través del inductor que estamos probando).
Estas corrientes de error varían según la DC BIAS aplicada, y también son no lineales, por lo tanto, casi imposibles de compensar. También varían en magnitud y linealidad a diferentes frecuencias.
Lo más importante es que se debe tener en cuenta que las corrientes de error RMS son del mismo orden de magnitud que la corriente CA que el LCR está tratando de medir a través de la UUT; la corriente de error tendrá un efecto real en la inductancia que está tratando de medir. .
Con la tecnología de corrección DC1000A
Las líneas verdes muestran la reducción masiva en la corriente de error con el circuito de corrección DC1000a habilitado.
La técnica reduce cualquier fuga de corriente CA a menos de 1 mA en todos los casos, lo que permite que su medidor LCR realice una medición efectiva y real de la inductancia bajo carga CC.
Una solución para todas las frecuencias, todas las corrientes
Por lo general, los ingenieros de prueba medirían la inductancia de CA en un rango de diferentes corrientes de polarización de CC a una frecuencia fija. Siendo la frecuencia adecuada para esa parte específica.
Podemos ayudarlo a eliminar prácticamente todos los errores de medición en todas las frecuencias y todas las corrientes: la solución DC BIAS para el alcance completo de su fabricación.
Conclusión
Es posible caracterizar una fuente de alimentación no ideal para eliminar su corriente de error sobre cargas variables, frecuencias variables y corrientes de polarización variables. Sin embargo, esto requiere mucho tiempo, podría ser diferente para cada fuente y no es una solución que pueda escalarse e implementarse fácilmente en un entorno de prueba de producción.
El DC1000A brinda a los ingenieros de pruebas la solución a este problema.
Ventajas
Las ventajas para el usuario del circuito de corrección son muchas y significativas:
1. La corriente de error de CA consumida por el suministro de polarización de CC se reduce en un factor de 100 (típico). Esto produce instantáneamente un resultado más preciso del medidor LCR.
2. Cualquier error residual es constante e independiente de la corriente de polarización de CC, por lo que puede compensarse fácilmente con los métodos LCR tradicionales.
3. Ahora el medidor LCR puede aplicar una compensación abierta y corta como de costumbre para realizar mediciones libres de todos los efectos secundarios.
4. El DC1000A no requiere una conexión especial al medidor LCR ni el conocimiento de su configuración, lo que lo hace adecuado para usar con cualquier medidor LCR.
5. Se pueden conectar fácilmente varios DC1000 en paralelo para realizar pruebas con polarización de hasta 250 A (10 x DC1000).
6. El DC1000A es más pequeño y liviano que cualquier otro suministro de polarización de corriente CC de alta corriente.
¿Listo para probar un DC1000A?
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