Pomiar indukcyjności z polaryzacją DC
Jaki jest problem?
Jak DC1000A rozwiązuje typowe problemy z pomiarem indukcyjności w obecności prądów stałych
Dlaczego warto testować przy obecnych sygnałach DC BIAS?
Potwierdzenie indukcyjności transformatorów lub cewek indukcyjnych z przyłożonym prądem DC BIAS jest powszechnym wymogiem testowym w wielu zastosowaniach, ponieważ potwierdza, że wybrany materiał rdzenia będzie działał w zakresie obciążeń sygnałowych AC i DC.
Gdy prąd polaryzacji DC wzrośnie powyżej poziomu roboczego, rdzeń ulegnie nasyceniu, a indukcyjność spadnie. Inżynierowie projektanci i producenci komponentów muszą potwierdzić, że część nadal działa poprawnie do określonego przez nich aktualnego poziomu projektowego.
Teoria pomiaru LCR
Mierniki LCR są zwykle używane do pomiaru szeregu parametrów magnetycznych, takich jak impedancja, indukcyjność i rezystancja. Osiąga się to poprzez przyłożenie stałego napięcia o wybranej częstotliwości, a następnie dokonanie pomiaru
A. rzeczywiste napięcie na testowanej części
B. rzeczywisty prąd przepływający przez badaną część.
C. różnica faz między napięciem a prądem.
Praktycznie wszystkie mierniki LCR wykorzystują również technikę „4-przewodowego Kelvina”.
Wykorzystuje to pary połączeń, jak pokazano na schemacie. (patrz po prawej)
Prąd płynący przez testowany egzemplarz nie przepływa przez obwód pomiaru napięcia (o wysokiej impedancji).
W związku z tym nie ma spadku napięcia na przewodach pomiarowych lub obwodzie, a więc mniej błędów.
Jednak wprowadzenie źródła prądu stałego do obwodu (w celu sprawdzenia testowanego egzemplarza z zastosowanym napięciem stałym) może potencjalnie wprowadzić inną ścieżkę przepływu prądu LCR. (patrz po prawej).
Ten dodatkowy przepływ „prądu błędu” spowoduje zatem błąd w odczycie LCR testowanego egzemplarza.
Rzeczywiste czynniki życiowe powodujące błąd pomiaru
Dokładny pomiar indukcyjności za pomocą konwencjonalnego miernika LCR bez polaryzacji DC jest prosty. Jednak staje się to znacznie trudniejsze, jeśli próbujesz to zrobić za pomocą zewnętrznego zasilacza do generowania prądu polaryzacji DC.
Problemem jest tutaj zatrzymanie prądu przemiennego płynącego z LCR przez źródło prądu stałego.
Istnieją cztery główne czynniki powodujące upływ prądu AC przez zasilanie DC Bias
1. Pojemność wyjściowa źródła
Konwencjonalny zasilacz laboratoryjny zwykle zawiera kondensator wyjściowy w celu wygładzenia jego zasilania.
Spowodowałoby to zatopienie prądu przemiennego z zasilacza LCR i spowodowałoby błąd pomiaru.
Patrz diagram po prawej „pojemność wyjściowa i uziemiająca” i oznaczony jako „1”
2. Pojemność między źródłem prądu stałego a masą.
Zobacz diagram po prawej „pojemność wyjściowa i uziemienia” i oznaczony „2”
3. Nieliniowa charakterystyka tranzystorów stosowanych w zasilaczach stałoprądowych
Zobacz diagram po prawej stronie „odpowiedź tranzystora”, pokazujący prąd kolektora do napięcia.
W idealnym tranzystorze krzywe są płaskie, ale w rzeczywistości występuje charakterystyczne nachylenie.
Ponieważ sygnał AC LCR jest dodawany do spadku napięcia DC na testowanym egzemplarzu, prąd kolektora zmienia się nieznacznie, powodując błąd.
4. Zmiana odpowiedzi tranzystora na prąd stały.
Zobacz diagram po prawej stronie „odpowiedź tranzystora”, pokazujący prąd kolektora do napięcia.
Oprócz tego, że jest nieliniowy, ten błąd prądu zmienia się również wraz ze zmiennym wyjściem prądu stałego. Zobacz schemat „odpowiedź tranzystora”
Krzywa odpowiedzi przy 1 A jest inna niż przy 20 A, więc upływ prądu d2 jest większy niż d1
To z kolei oznacza, że konwencjonalna kompensacja LCR przeprowadzona przy 0 amperach prądu stałego nie będzie obowiązywać przy 5, 10, 20… amperach prądu stałego.
Usuwanie błędu — DC1000A
Voltech przezwyciężył te problemy dzięki naszej opatentowanej technice korekcji, która odnosi się do tych 4 przyczyn błędów.
Eliminuje cztery prądy błędów, które mogą mieć wpływ na odczyty, i umożliwia pomiar testowanego egzemplarza w rzeczywistych warunkach testowych przy wysokim (i zmiennym) prądzie stałym.
Aby zademonstrować skuteczność naszego rozwiązania, przetestowaliśmy prosty induktor 1 mH, ponad 0-25 amperów DC Bias przy 1 V RMS. Przeprowadziliśmy to w zakresie częstotliwości i zmierzyliśmy prąd błędu przepływający przez DC1000A.
Zostało to przetestowane z naszym opatentowanym obwodem korekcji celowo wyłączonym, a następnie przetestowane ponownie z włączonym, aby pokazać skuteczność naszego rozwiązania.
DC1000A w akcji
Jak widać na wykresach po prawej stronie
Bez technologii korekcji DC1000A
Pomarańczowe linie pokazują prąd błędu prądu przemiennego (na wolt na testowanym induktorze).
Te prądy błędów różnią się w zależności od zastosowanego DC BIAS, a także są nieliniowe, a zatem prawie niemożliwe do skompensowania. Różnią się one również wielkością i liniowością przy różnych częstotliwościach.
Co najważniejsze, należy zauważyć, że prądy błędu RMS są tego samego rzędu wielkości, co prąd przemienny, który LCR próbuje zmierzyć przez testowany egzemplarz – prąd błędu będzie miał rzeczywisty wpływ na indukcyjność, którą próbujesz zmierzyć .
Z technologią korekcji DC1000A
Zielone linie pokazują ogromną redukcję prądu błędu przy włączonym obwodzie korekcji DC1000a.
Technika ta redukuje upływ prądu przemiennego do zwykle lepszego niż 1 mA we wszystkich przypadkach, umożliwiając miernikowi LCR wykonanie skutecznego i rzeczywistego pomiaru indukcyjności przy obciążeniu prądem stałym.
Jedno rozwiązanie dla wszystkich częstotliwości, wszystkich prądów
Zazwyczaj inżynierowie testujący mierzą indukcyjność AC w zakresie różnych prądów polaryzacji DC przy stałej częstotliwości. Częstotliwość jest odpowiednia dla tej konkretnej części.
Pomożemy Ci usunąć praktycznie wszystkie błędy pomiarowe we wszystkich częstotliwościach i prądach – rozwiązanie DC BIAS dla pełnego zakresu Twojej produkcji.
Wniosek
Możliwe jest scharakteryzowanie nieidealnego zasilacza w celu usunięcia jego prądu błędu przy różnych obciążeniach, różnych częstotliwościach i różnych prądach polaryzacji. Jest to jednak czasochłonne, może być inne dla każdego źródła i nie jest to rozwiązanie, które można łatwo skalować i wdrażać w produkcyjnym środowisku testowym.
DC1000A daje inżynierom testowym rozwiązanie tego problemu.
Zalety
Zalety obwodu korekcyjnego dla użytkownika są liczne i znaczące:
1. Błąd prądu przemiennego pobierany przez zasilacz polaryzacji DC jest zmniejszany o współczynnik 100 (typowo). To natychmiast daje dokładniejszy wynik z miernika LCR.
2. Każdy błąd szczątkowy jest stały i niezależny od prądu polaryzacji DC, więc można go łatwo skompensować tradycyjnymi metodami LCR.
3. Teraz miernik LCR może jak zwykle zastosować kompensację rozwarcia i zwarcia, aby pomiary były wolne od wszelkich efektów rozproszenia.
4. DC1000A nie wymaga specjalnego połączenia z miernikiem LCR ani znajomości jego ustawień, dzięki czemu nadaje się do użytku z dowolnym miernikiem LCR.
5. Wiele DC1000 można łatwo połączyć równolegle w celu testowania z polaryzacją do 250 A (10 x DC1000).
6. DC1000A jest mniejszy i lżejszy niż jakikolwiek inny wysokoprądowy zasilacz prądu stałego.
Gotowy do wypróbowania DC1000A?
Skorzystaj z poniższego formularza, aby zadać wszelkie pytania dotyczące używania DC1000A do testowania transformatorów, cewek indukcyjnych i dławików, aby zagwarantować jakość na etapie projektowania lub w toku produkcji.