EN
Тез сілтемелер
Жоғары өнімділікті тұрақты ток-тұрақты ток көшіріп беретін құрылғылар мен AI қуатты модульдерде DCR талаптары миллиом немесе тіпті микромом деңгейіне дейін төмендей берген сайын, дәстүрлі екі сымды әдіс өте үлкен қателіктер туғызады, сондықтан өлшеу үшін төрт сымды (Кельвин) қосылу әдісін қолдану қажет. Көптеген инженерлер DCR өлшеуінің қарапайым екендігін ойлайды және оны көпфункциялық өлшеуіш немесе LCR-өлшеуіштің сынама сымдарымен компонентті қысып алу арқылы оңай орындауға болады деп есептейді. Алайда, шын мәнінде өндірісте келесідей мәселелер жиі туындайды: бірдей индуктивтіліктің әртүрлі өлшеу құралдарында әртүрлі көрсеткіштер, сынама сымдарына әртүрлі қысым түсуінен пайда болатын деректердегі тербелістер және төмен индуктивтілікті индуктивтік элементтер үшін өлшеу деректерінің өте көп болуы. Төменде осы мәселелердің негізгі себептерін қарастырайық.
1- Индуктивтік элементтің тұрақты ток кедергісінің мәнін және оны өлшеу қиындықтарын түсіну
Индуктивтің тұрақты ток кедергісі (DCR) — бұл индуктивтің орамының тұрақты ток әсерінен көрсететін таза кедергілік компоненті, ол индуктивті орамдау үшін қолданылатын мыс сымның ішкі кедергісінен туындайды. Бұл параметр тікелей қуаттың айналуының тиімділігін, жылу шашырауын және қуат жүйесінің ұзақ мерзімді сенімділігін анықтайды.
DCR-ді дәл өлшеудегі негізгі техникалық қиындық осыған байланысты: жалпы индуктивті орамдардың DCR-і әдетте бірнеше миллиомнан бірнеше жүз миллиомға дейін болады. Өлшенетін кедергі миллиом деңгейіне дейін төмендеген кезде дәстүрлі екі сымды өлшеу әдісіндегі сынақ сымдарының өз кедергісі (әдетте 0,1 Ом–0,5 Ом) және пробиркалық контактілердің кедергісі (бірнеше миллиомнан ондаған миллиомға дейін) өлшенетін кедергімен бір реттілікте болады. Сондықтан өлшенген мән нағыз мәннен қатты ауытқиды.
2- Кельвиннің төрт сымды әдісі — өткізгіштердегі қателерді жоюға негізгі шешім
Төмен кедергіні өлшеу үшін стандартты шешім — Кельвиннің төрт сымды қосылуы. Бұл әдісті 1861 жылы лорд Уильям Томсон Кельвин ойлап тапқан, қазіргі уақытта ол дәлдікпен төмен кедергіні өлшеудің эталонды әдісі болып табылады.
2.1 Екі сымды әдіс неге іске аспайды
Кеңінен қолданылатын екі сымды өлшеуде токтың ынталандыру циркуляциясы мен кернеуді анықтау циркуляциясы бірдей сымдар жұбын пайдаланады. Өлшеуіш құралмен өлшенген кедергі мәні мынаған тең:
R_өлшенген = R_ЗСБ + 2 × (R_сым + R_түйісу)
Мұнда R_сым — бір өлшеу сымының кедергісі (әдетте ондықтан жүздікке дейінгі диапазонда), ал R_түйісу — пробирка мен өлшеу нүктесі арасындағы түйісу кедергісі (диапазон). Егер R_ЗСБ тек бірнеше миллиом болса, онда өткізгіш пен түйісу кедергілерінің туғызған қатесі нақты мәннен он есе дейін артуы мүмкін.
2.2 Кельвиннің төрт сымды әдісінің негізгі принципі
Кельвиннің төрт сымды әдісі бұл мәселені ток жолын кернеу өлшеу жолынан физикалық тұрғыда бөлу арқылы шешеді. Төрт сым екі жұпқа бөлінеді, әрқайсысы нақты мақсатқа ие болады:
◾ Күш сызықтары (Токпен қоздыру сызықтары, 2 сым): Сыналатын индуктивтік элементке белгілі, тұрақты тұрақты ток қолданыңыз. Бұл ток контурында кернеу төмендеуі пайда болуы мүмкін, бірақ өткізгіштердегі кедергі мен контакттық кедергі өлшеу нәтижелерінің дәлдігіне әсер етпейді.
◾ Сезімтал сызықтар (Кернеуді өлшеу сызықтары, 2 сым): Индуктивтік элементтің екі ұшындағы нағыз кернеу төмендеуін (сынау құрылғысының шығыстарында емес) тәуелсіз өлшеңіз. Кернеуді өлшеу контурының кіріс кедергісі өте жоғары (қазіргі заманғы сынау құрылғыларында әдетте 1 ГОм-нан жоғары), сондықтан сезімтал сызықтар бойынша өтетін ток нөлге жақын. Сондықтан өткізгіштердегі кедергі мен контакттық кедергі өлшеу сызықтарында ешқандай маңызды кернеу төмендеуін туғырмайды.
Ом заңына сәйкес, индуктивтің тұрақты ток кедергісі (DCR) келесі формула бойынша есептеледі:
DCR = V_Sense / I_Force
V_Sense – бұл Sense сызықтары арқылы индуктивтің өзінде тікелей өлшенетін кернеу, оған сыртқы өткізгіштердегі кернеу түсуі енбейді; ал I_Force – белгілі тұрақты ток. Осы екі шаманың қатынасы нақты тұрақты ток кедергісін береді, бұл мән сыртқы тізбектегі барлық жалғану және өткізгіш кедергілерінен тәуелсіз.
2.3 Төрт сымды өлшеу бойынша ескертулер
◾ Тәуелсіз Байланыс : Төрт сым индуктивтің екі электродындағы төрт әртүрлі нүктеге жеке жалғануы керек. Шынайы құрылғыларда әрбір электрод екі зонд арқылы бір уақытта жалғанады (Force + Sense), бірақ олар құрылғы ішінде қосылмайды; олар тек жалғану пластинасында ғана бірігеді.
◾ Зондтың тазалығы: Табақшалардың тотығуы немесе қалдық флюс тұрақсыз контактілік кедергіні туғызуы мүмкін. Бұл Sense сызықтарына әсер етпейді, бірақ ток контурында белгісіздікке әкелуі немесе тұрақты ток көзін шектеуі мүмкін. Өлшеу жүргізілгенге дейін табақшаларды судан арылған спиртпен немесе өшіргішпен жұмсақ үйкеп тазартыңыз.
3- Сынақ деректерін салыстыру арқылы тексеру
CODACA компаниясының ресми веб-сайтынан AI қолданыстары үшін қолданылатын формаланған қуатты индуктивтік орамды мысал ретінде алып, нарықта кеңінен қолданылатын үш құрылғы — тұрақты ток кедергісін өлшейтін құрылғы, көпфункциялық өлшеуіш құрылғы (мультиметр) және LCR-тіркемесі арқылы CSHN100760-56NN моделін таңдап, салыстырмалы сынақ жүргізілді.
1-сурет. Формаланған қуатты индуктивтік орам CSHN100760-56NN электрлік сипаттамалары
2-сурет. Тұрақты ток кедергісін өлшейтін құрылғы (Кельвиннің төрт сымды әдісі): DCR өлшеу аймағы
3-сурет. Көпфункциялық өлшеуіш құрылғы (екі сымды әдіс)
4-сурет. LCR-тіркемесі (бекітпе арқылы сынақ): LCR өлшеу аймағы
1-суретте көрсетілгендей, CSHN100760-56NN техникалық сипаттамаларында DCR 0,22 мОм максимум деп көрсетілген. Тұрақты ток кедергісін өлшеуші құрылғымен (Кельвин әдісі бойынша төрт сымды өлшеу) жүргізілген сынақ нәтижесі 0,196 мОм құрады, бұл техникалық сипаттамаларға сәйкес келеді; нақты өлшеу нәтижесі 2-суретте көрсетілген. Қарапайым көпфункциялы өлшеуіш құралмен (екі сымды әдіс) өлшеу жүргізілгенде, оның шегі 200 Ом базалық кедергі өлшеу ауқымына орнатылған, ол 0,1 Ом дәлдікке ие болады, ал сынақ нәтижесі 600 мОм құрады, бұл техникалық сипаттамаларға сәйкес келмейді; бұл 3-суретте көрсетілген. LCR көпірімен (бекітпе арқылы сынақ) DCR ауқымына орнатылғаннан кейін нөлдік түзету жүргізілгенде, сынақ нәтижесі 0,387 мОм құрады; бұл мақсаттық мәнге жақын болса да, техникалық сипаттамаларға сәйкес келмейді.
Сондықтан индуктивті компоненттердің (мысалы, индуктивтіліктердің) DCR сынағын жүргізген кезде сынақ нәтижелерінің дәлдігін қамтамасыз ету үшін Кельвин әдісі бойынша төрт сымды тұрақты ток кедергісін өлшеуші құрылғыны қолдану тиімдір.