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Misurazione dell'induttanza con DC Bias

Qual è il problema?

In che modo il DC1000A risolve i problemi comuni con la misurazione dell'induttanza in presenza di correnti CC

Perché testare con segnali DC BIAS presenti?

La conferma dell'induttanza di trasformatori o induttori con una corrente DC BIAS applicata è un requisito di test comune in molte applicazioni, poiché conferma che il materiale del nucleo scelto funzionerà su una gamma di carichi di segnale CA e CC.

Quando la corrente di polarizzazione CC viene aumentata oltre il suo livello operativo, il nucleo si saturerà e l'induttanza diminuirà. I progettisti e i produttori di componenti devono confermare che la parte funzioni ancora correttamente fino al livello di corrente di progettazione specificato.

Teoria della misurazione LCR

I misuratori LCR sono generalmente utilizzati per misurare una gamma di parametri magnetici, come impedenza, induttanza e resistenza. Ciò si ottiene applicando una tensione fissa a una frequenza scelta e quindi misurando

UN. la tensione effettiva attraverso la parte in prova
B. la corrente effettiva che scorre attraverso la parte in prova.
C. la differenza di fase tra la tensione e la corrente.

Praticamente tutti i misuratori LCR utilizzano anche una tecnica “Kelvin a 4 fili”.
Questo utilizza coppie di connessioni, come mostrato nel diagramma. (vedi a destra)
La corrente che scorre attraverso l'UUT non attraversa il circuito di misurazione della tensione (ad alta impedenza).
Quindi non c'è caduta di tensione attraverso i cavi o il circuito di misurazione della tensione, quindi meno errori.

Teoria LCR 1
Teoria LCR 1

Tuttavia, l'introduzione di una sorgente di corrente CC nel circuito (per controllare l'UUT con la polarizzazione CC applicata) può potenzialmente introdurre un altro percorso per il flusso della corrente LCR. (vedi a destra).
Questo flusso extra di "corrente di errore" causerà quindi un errore nella lettura LCR dell'UUT.

Teoria LCR 2
Teoria LCR 2

Fattori della vita reale che causano errori di misurazione

Misurare accuratamente l'induttanza con un misuratore LCR convenzionale senza polarizzazione CC è semplice. Tuttavia, diventa molto più difficile se si tenta di farlo utilizzando un alimentatore esterno per generare la corrente DC Bias.

L'arresto di qualsiasi corrente CA che fluisce dall'LCR attraverso la sorgente di corrente CC è il problema qui.

Esistono quattro fattori principali che causano una perdita di corrente CA attraverso l'alimentazione di polarizzazione CC

1. Capacità di uscita della sorgente
Un alimentatore da banco convenzionale di solito contiene un condensatore di uscita per uniformarne l'alimentazione.
Ciò assorbirebbe la corrente CA dall'alimentazione LCR e comporterebbe un errore di misurazione.
Vedere il diagramma a destra, "capacità di uscita e di terra" ed etichettato "1"

2. Capacità tra la sorgente CC e la terra.
Vedere il diagramma a destra, "capacità di uscita e di terra" ed etichettato "2"

3. Risposta non lineare dei transistor utilizzati negli alimentatori a corrente costante
Vedere il diagramma a destra "risposta del transistor", che mostra la corrente del collettore rispetto alla tensione.
In un transistor ideale le curve sono piatte, ma in realtà c'è una pendenza caratteristica.
Poiché il segnale CA LCR viene aggiunto alla caduta di tensione CC attraverso l'UUT, la corrente del collettore varia leggermente, causando un errore.

4. Modifica della risposta del transistor su corrente continua.
Vedere il diagramma a destra "risposta del transistor", che mostra la corrente del collettore rispetto alla tensione.
Oltre ad essere non lineare, questa corrente di errore cambia anche al variare dell'uscita di corrente CC. Vedi diagramma "risposta del transistor"
La curva di risposta a 1 A è diversa da 20 A, quindi la perdita di corrente d2 è maggiore di d1
Ciò a sua volta significa che una compensazione LCR convenzionale eseguita a 0 DC Amp non sarà valida a 5, 10, 20... DC Amp.

capacità di uscita e di terra
capacità di uscita e di terra
risposta del transistor
risposta del transistor

Errore di rimozione - DC1000A

Voltech ha superato questi problemi con la nostra tecnica di correzione brevettata, che risolve queste 4 cause di errore.

Rimuove le quattro correnti di errore che possono influenzare le letture e consente di misurare l'UUT con condizioni di test reali su corrente CC elevata (e variabile).

Per dimostrare l'efficacia della nostra soluzione, abbiamo testato un semplice induttore da 1 mH, oltre 0-25 DC Amp Bias a 1 V RMS. Lo abbiamo eseguito a una gamma di frequenze e abbiamo misurato la corrente di errore che scorre attraverso il DC1000A.

Questo è stato testato con il nostro circuito di correzione brevettato deliberatamente disabilitato e poi testato nuovamente con esso abilitato, per dimostrare l'efficacia della nostra soluzione.

DC1000A in azione

Come si può vedere dai grafici a destra

Senza la tecnologia di correzione DC1000A

Le linee arancioni mostrano la corrente di errore CA (per Volt attraverso l'induttore che stiamo testando).
Queste correnti di errore variano per il BIAS CC applicato e sono anche non lineari, quindi quasi impossibili da compensare. Variano anche in grandezza e linearità a diverse frequenze.

L'aspetto più importante è che le correnti di errore RMS sono dello stesso ordine di grandezza della corrente CA che l'LCR sta tentando di misurare attraverso l'UUT: la corrente di errore avrà un effetto reale sull'induttanza che si sta tentando di misurare .

Con la tecnologia di correzione DC1000A

Le linee verdi mostrano la massiccia riduzione della corrente di errore con il circuito di correzione DC1000a abilitato.

La tecnica riduce qualsiasi perdita di corrente CA in genere a valori migliori di 1 mA in tutti i casi, consentendo al misuratore LCR di effettuare una misurazione efficace e reale dell'induttanza sotto carico CC.

Precisione di correzione DC 1000
Precisione di correzione DC 1000

Una soluzione per tutte le frequenze, tutte le correnti

In genere, i tecnici di test misurano l'induttanza CA su una gamma di diverse correnti di polarizzazione CC a una frequenza fissa. La frequenza è adatta a quella parte specifica.

Possiamo aiutarvi a rimuovere praticamente tutti gli errori di misurazione su tutte le frequenze e tutte le correnti: la soluzione DC BIAS per l'intero ambito della vostra produzione.

Conclusione

È possibile caratterizzare un alimentatore non ideale per rimuovere la sua corrente di errore su carichi variabili, frequenze variabili e correnti di polarizzazione variabili. Tuttavia, questo richiede tempo, potrebbe essere diverso per ogni origine e non è una soluzione che può essere facilmente ridimensionata e distribuita in un ambiente di test di produzione.

Il DC1000A offre agli ingegneri collaudatori la soluzione a questo problema.

Vantaggi

I vantaggi per l'utente del circuito di correzione sono molteplici e significativi:

1. La corrente di errore CA assorbita dall'alimentazione di polarizzazione CC viene ridotta di un fattore 100 (tipico). Ciò produce istantaneamente un risultato più accurato dal misuratore LCR.
2. Qualsiasi errore residuo è costante e indipendente dalla corrente di polarizzazione CC, quindi può essere facilmente compensato con i tradizionali metodi LCR.
3. Ora la compensazione aperta e breve può essere applicata dal misuratore LCR come di consueto per effettuare misurazioni prive di tutti gli effetti vaganti.
4. Il DC1000A non richiede alcun collegamento speciale al misuratore LCR o la conoscenza delle sue impostazioni, rendendolo adatto all'uso con qualsiasi misuratore LCR.
5. Più DC1000 possono essere facilmente collegati in parallelo per il test con polarizzazione fino a 250 A (10 x DC1000).
6. Il DC1000A è più piccolo e leggero di qualsiasi altro alimentatore di corrente continua ad alta corrente.

Pronto a provare un DC1000A?

Si prega di utilizzare il modulo sottostante per porre eventuali domande sull'utilizzo del DC1000A per testare trasformatori, induttori e induttanze per garantire la qualità in fase di progettazione o nella produzione in corso.