ວິທີການວັດແທກ DCR ຂອງຂົດລວມຢ່າງຖືກຕ້ອງ

ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ອງການສຳລັບ DCR ໃນຕົວປ່ຽນ DC-DC ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ແຖບພະລັງງານ AI ພວກນີ້ ຍັງຄົງຫຼຸດລົງໄປເຖິງລະດັບ milliohm ຫຼື ເຖິງແມ່ນແຕ່ microohm, ວິທີການວັດແທກສອງເສັ້ນທີ່ໃຊ້ກັນທົ່ວໄປຈຶ່ງເກີດຄວາມຜິດພາດທີ່ໃຫຍ່ເກີນໄປ, ສະນັ້ນຈຶ່ງຈຳເປັນຕ້ອງນຳໃຊ້ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ສີ່ເສັ້ນ (Kelvin) ເພື່ອການວັດແທກ. ວິສະວະກອນຈຳນວນຫຼາຍເຫັນວ່າການວັດແທກ DCR ແມ່ນງ່າຍດາຍ, ໂດຍຄິດວ່າສາມາດເຮັດໄດ້ພຽງແຕ່ກັດຊິ້ນສ່ວນດ້ວຍຂອງວັດແທກຂອງມືດີເມີເ­tເລີ ຫຼື ເຄື່ອງວັດແທກ LCR. ແຕ່ໃນການຜະລິດຈິງ, ມັກເກີດບັນຫາຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ: ຄ່າທີ່ອ່ານໄດ້ຈາກເຄື່ອງວັດແທກຫຼາຍເຄື່ອງທີ່ແຕກຕ່າງກັນສຳລັບຂດລວມດຽວກັນ, ຄ່າຂ້ອມູນປ່ຽນແປງເນື່ອງຈາກການກົດຂອງຂອງວັດແທກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະ ຄ່າທີ່ວັດແທກໄດ້ສຳລັບຂດລວມທີ່ມີຄ່າອິນດັກແຕນສ່ວນຕົວຕ່ຳຈະສູງເກີນໄປຢ່າງຮຸນແຮງ. ໃຫ້ພວກເຮົາສຶກສາເຫດຜົນທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງຂອງບັນຫາເຫຼົ່ານີ້.

1- ການເຂົ້າໃຈເຖິງຫຼັກຖານຂອງຄ່າຕ້ານທາງຂອງຕົວບັນທຶກ (DCR) ແລະ ອຸປະສັກໃນການວັດແທກ

ຄວາມຕ້ານທາງດັ້ນຊ້າ (DCR) ຂອງຂດລວມເປີດເຜີຍສ່ວນທີ່ເປັນຄວາມຕ້ານທີ່ບໍ່ມີຄວາມຈຸກ (pure resistive component) ທີ່ເກີດຈາກການພັນຂອງຂດລວມເມື່ອຖືກສົ່ງສັນຍານ DC ເຂົ້າໄປ, ເຊິ່ງເກີດຈາກຄວາມຕ້ານທີ່ແທ້ຈິງຂອງລວມທອງແດງທີ່ໃຊ້ໃນການພັນຂດລວມ. ພາລາມິເຕີນີ້ມີຜົນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງການປ່ຽນແປງພະລັງງານ, ການລົບລ້າງຄວາມຮ້ອນ, ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນໄລຍະຍາວຂອງລະບົບພະລັງງານ.

ຄວາມຫຍຸ່ງຍາກທາງດ້ານເທັກນິກໃນການວັດແທກ DCR ຢ່າງຖືກຕ້ອງແມ່ນເກີດຈາກຄວາມຈິງທີ່ວ່າ DCR ຂອງການພັນຂດລວມທົ່ວໄປມັກຢູ່ໃນລະດັບຫຼາຍມີລີໂອມ (milliohms) ຫາກເຖິງຫຼາຍຮ້ອຍມີລີໂອມ. ເມື່ອຄວາມຕ້ານທີ່ຕ້ອງການວັດແທກຫຼຸດລົງເຖິງລະດັບມີລີໂອມ, ຄວາມຕ້ານຂອງເສັ້ນໄຟທີ່ໃຊ້ໃນການວັດແທກ (ມັກຢູ່ລະຫວ່າງ 0.1Ω ຫາ 0.5Ω) ແລະ ຄວາມຕ້ານທີ່ເກີດຈາກການສຳຜັດຂອງປາກວັດແທກ (ຫຼາຍມີລີໂອມຫາຫຼາຍສິບມີລີໂອມ) ໃນວິທີການວັດແທກສອງເສັ້ນທຳມະດາຈະມີຄ່າໃກ້ຄຽງກັບຄວາມຕ້ານທີ່ຕ້ອງການວັດແທກ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄ່າທີ່ວັດແທກໄດ້ຈະເບີ່ງຫ່າງຈາກຄ່າທີ່ແທ້ຈິງຢ່າງຮຸນແຮງ.

2- ວິທີກີລວິນສີ່ເສັ້ນໄຍ—ວິທີທີ່ເປັນພື້ນຖານໃນການຂຈາດຂໍ້ຜິດພາດຈາກເສັ້ນໄຍ

ວິທີມາດຕະຖານສຳລັບການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ຕ່ຳ ແມ່ນການເຊື່ອມຕໍ່ເຄວລິນສີ່ລວດ. ວິທີນີ້ຖືກປະດິດສ້າງໂດຍເຈົ້າຊູ້ ວິລຽມ ທອມສັນ ເຄວລິນ ໃນປີ 1861 ແລະ ຍັງຄົງເປັນວິທີມາດຕະຖານສຳລັບການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງໃນປັດຈຸບັນ.

2.1 ເຫດໃດຈຶ່ງບໍ່ສາມາດໃຊ້ວິທີສອງເສັ້ນໄຍ

ໃນການວັດແທກສອງລວດທີ່ທົ່ວໄປ, ວົງຈອນການສົ່ງກະແສໄຟຟ້າ ແລະ ວົງຈອນການກວດສອບຄ່າຄວາມຕ້ານໄຟຟ້າ ຈະໃຊ້ລວດຄູ່ດຽວກັນ. ຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ເຄື່ອງວັດແທກໄດ້ແມ່ນ:

R_measured = R_DUT + 2 × (R_lead + R_contact)

ເຊິ່ງ R_lead ແມ່ນຄ່າຄວາມຕ້ານຂອງລວດທີ່ໃຊ້ທົດສອບແຕ່ລະເສັ້ນ (ມັກຢູ່ໃນຂອບເຂດຈາກເຖິງຮ້ອຍ), ແລະ R_contact ແມ່ນຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ເກີດຂື້ນຈາກຈຸດສຳຜັດລະຫວ່າງຫົວວັດແທກກັບຈຸດທີ່ທົດສອບ (ຂອບເຂດ). ເມື່ອ R_DUT ແມ່ນພຽງແຕ່ບໍ່ກີ່ຄື່ຫຼາຍມີລິໂອມ, ຂໍ້ຜິດພາດທີ່ເກີດຈາກຄ່າຄວາມຕ້ານຂອງລວດ ແລະ ຈຸດສຳຜັດອາດຈະມີຄ່າເຖິງຫຼາຍສິບເທົ່າຂອງຄ່າທີ່ແທ້ຈິງ.

2.2 ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງວິທີເຄວລິນສີ່ລວດ

ວິທີເຄວລິນສີ່ເສັ້ນໄດ້ແກ້ໄຂບັນຫານີ້ດ້ວຍການແຍກເສັ້ນທາງຂອງປະຈຸໄຟຟ້າອອກຈາກເສັ້ນທາງການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ້ານທາງດ້ານໄຟຟ້າ. ເສັ້ນໄຟຟ້າສີ່ເສັ້ນຖືກແບ່ງອອກເປັນສອງຄູ່, ແຕ່ລະຄູ່ມີຈຸດປະສົງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:

◾ ເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການສົ່ງສັນຍານ (ເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການສົ່ງກຳລັງໄຟຟ້າ, 2 ເສັ້ນໄຍ): ໃຊ້ໄຟຟ້າ DC ທີ່ຮູ້ຄ່າແລະຄົງທີ່ໃນການສົ່ງຜ່ານຕົວບັນທຶກທີ່ຢູ່ໃນການທົດສອບ. ອາດຈະມີຄ່າຄວາມຕ່າງຂອງໄຟຟ້າທີ່ຕົກຄົງຢູ່ໃນວົງຈອນການສົ່ງໄຟຟ້ານີ້, ແຕ່ຄ່າຕ້ານທາງຂອງເສັ້ນໄຍແລະຄ່າຕ້ານທາງຈາກການຕໍ່ຕົວເຊື່ອມບໍ່ມີຜົນຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຜົນການວັດແທກ.

◾ ເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການຮັບສັນຍານ (ເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ່າງຂອງໄຟຟ້າ, 2 ເສັ້ນໄຍ): ວັດແທກຄ່າຄວາມຕ່າງຂອງໄຟຟ້າທີ່ຕົກຄົງຢູ່ທີ່ຂ້າງທັງສອງຂອງຕົວບັນທຶກຢ່າງເອງເປັນການເອງ (ບໍ່ແມ່ນທີ່ຂ້າງທັງສອງຂອງເຄື່ອງມືທີ່ໃຊ້ໃນການທົດສອບ). ເນື່ອງຈາກຄ່າຕ້ານທາງເຂົ້າຂອງວົງຈອນການວັດແທກຄ່າຄວາມຕ່າງຂອງໄຟຟ້າມີຄ່າສູງຫຼາຍ (ເຄື່ອງມືທີ່ໃຊ້ໃນການທົດສອບໃນປັດຈຸບັນທົ່ວໄປແລ້ວມີຄ່າ＞1GΩ), ດັ່ງນັ້ນໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການຮັບສັນຍານຈະເທົ່າກັບສູນ. ສະນັ້ນ, ຄ່າຕ້ານທາງຂອງເສັ້ນໄຍແລະຄ່າຕ້ານທາງຈາກການຕໍ່ຕົວເຊື່ອມຈະບໍ່ສ້າງຄ່າຄວາມຕ່າງຂອງໄຟຟ້າທີ່ສຳຄັນໃນເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ໃນການຮັບສັນຍານ.

ຕາມກົດເກນຂອງໂอม ຄ່າ DCR ຂອງຂດລວມສາມາດຄຳນວນໄດ້ດ້ວຍສູດຕໍ່ໄປນີ້:

DCR = V_Sense / I_Force

V_Sense ແມ່ນຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ເກີດຂື້ນທົ່ວຂດລວມ ເຊິ່ງຖືກວັດແທກໂດຍເສັ້ນ Sense โดยບໍ່ປະກອບເຖິງຄວາມຕ້ານຂອງເສັ້ນນຳໄປ (lead voltage drop) ແລະ I_Force ແມ່ນຄ່າປະຈຸລີທີ່ຮູ້ຈັກຢ່າງແນ່ນອນ ໂດຍການແບ່ງຄ່າທັງສອງຈະໃຫ້ຄ່າຄວາມຕ້ານ DC ທີ່ແທ້ຈິງ ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ຖືກຜົນກະທົບຈາກຄວາມຕ້ານຂອງຈຸດຕິດຕໍ່ ຫຼື ເສັ້ນນຳໄປໃນວົງຈອນພາຍນອກເລີຍ.

2.3 ຂໍ້ຄຳເຕືອນສຳລັບການວັດແທກແບບສີ່ເສັ້ນ

◾ ເອງເປັນການ ຕິດຕໍ່ : ເສັ້ນທັງສີ່ເສັ້ນຕ້ອງສຳຜັດກັບຈຸດທີ່ແຕກຕ່າງກັນສີ່ຈຸດໃນຂັ້ວທັງສອງຂອງຂດລວມ. ໃນເຄື່ອງຈັກທີ່ໃຊ້ຈິງ ຂັ້ວແຕ່ລະອັນຈະຖືກສຳຜັດດ້ວຍຫົວວັດແທກສອງອັນພ້ອມກັນ (Force + Sense) ແຕ່ຫົວທັງສອງນີ້ບໍ່ໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັນພາຍໃນເຄື່ອງຈັກ; ມັນຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັນພຽງແຕ່ທີ່ຈຸດສຳຜັດເທົ່ານັ້ນ.

◾ ຄວາມສະອາດຂອງເຄື່ອງວັດແທກ: ການເກີດເປັນຊັ້ນເຄືອບເຫລັກ (oxidation) ຫຼື ສານເຄືອບທີ່ເຫຼືອຢູ່ (residual flux) ອາດເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ານທາງໄຟຟ້າທີ່ຕິດຕໍ່ບໍ່ສະຖຽນ. ເຖິງແມ່ນວ່າສິ່ງນີ້ຈະບໍ່ສົ່ງຜົນຕໍ່ເສັ້ນທາງການວັດແທກ (Sense lines), ແຕ່ອາດເຮັດໃຫ້ວົງຈອນໄຟຟ້າທີ່ໃຫ້ຄ່າຄົງທີ່ບໍ່ສະຖຽນ ຫຼື ເຮັດໃຫ້ແຫຼ່ງໄຟຟ້າຄົງທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍພະລັງງານ (saturate). ກ່ອນການວັດແທກ, ກະລຸນາລ້າງເນື້ອທີ່ວັດແທກດ້ວຍເອທີລ໌ອອລ໌ (anhydrous alcohol) ຫຼື ລົບອອກຢ່າງເບົາໆດ້ວຍເຄື່ອງລົບ.

3- ການຢືນຢັນເປີດເຜີຍຂໍ້ມູນການທົດສອບເທືອບກັບການທົດສອບອື່ນ

ເອົາຕົວຢ່າງຈາກເວັບໄຊທ໌ທາງການຂອງ CODACA ກ່ຽວກັບຕົວຕ້ານໄຟຟ້າປະເພດ Molding Power Choke ສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນ AI, ມີການເລືອກຮຸ່ນ CSHN100760-56NN ເພື່ອທຳການທົດສອບເປັກເທືອບດ້ວຍເຄື່ອງມືທີ່ນິຍົມໃຊ້ທົ່ວໄປ 3 ຊະນິດ: ເຄື່ອງວັດແທກຄ່າຕ້ານໄຟຟ້າ DC, ມູລຕີເມີເຕີ, ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກ LCR.

ຮູບທີ 1. ລັກສະນະທາງໄຟຟ້າຂອງຕົວຕ້ານໄຟຟ້າປະເພດ Molding Power Choke CSHN100760-56NN

ຮູບທີ 2. ເຄື່ອງວັດແທກຄ່າຕ້ານໄຟຟ້າ DC (ວິທີເຄີລວິນສີ່ເສັ້ນ): ເຂດທີ່ໃຊ້ວັດແທກ DCR

ຮູບທີ 3. ມູລຕີເມີເຕີ (ວິທີສອງເສັ້ນ)

ຮູບທີ 4. ເຄື່ອງວັດແທກ LCR (ການທົດສອບດ້ວຍເຄື່ອງຈັກທີ່ຕິດຕັ້ງ): ເຂດທີ່ໃຊ້ວັດແທກ LCR

ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຮູບທີ 1, ແຜ່ນຂໍ້ມູນເທື່ອງຕົ້ນສຳລັບ CSHN100760-56NN ກຳນົດຄ່າ DCR ເປັນ 0.22mΩ ສູງສຸດ. ຜົນໄດ້ຈາກການທົດສອບດ້ວຍເຄື່ອງວັດແທກຄ່າຕ້ານທານ DC (ວິທີກີວລິນສີ່ເສັ້ນ) ແມ່ນ 0.196mΩ, ເຊິ່ງເຂົ້າເກນຕາມເອກະສານຂໍ້ມູນເທື່ອງຕົ້ນ, ໂດຍຜົນໄດ້ຈາກການວັດແທກຈິງຖືກສະແດງໃນຮູບທີ 2. ເມື່ອໃຊ້ມື້ອງວັດແທກທົ່ວໄປ (ວິທີສອງເສັ້ນ) ໂດຍປັບໄລຍະການວັດແທກຄ່າຕ້ານທານພື້ນຖານໃຫ້ຢູ່ທີ່ 200Ω, ເຊິ່ງໃຫ້ຄວາມລະອຽດ 0.1Ω, ຜົນໄດ້ຈາກການທົດສອບແມ່ນ 600mΩ, ເຊິ່ງບໍ່ເຂົ້າເກນຕາມເງື່ອນໄຂຂອງເອກະສານຂໍ້ມູນເທື່ອງຕົ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຮູບທີ 3. ເມື່ອໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກ LCR (ການທົດສອບດ້ວຍເຄື່ອງຈັບເຄື່ອງ) ໂດຍປັບໃຫ້ຢູ່ໃນໄລຍະ DCR ແລ້ວປັບຄ່າເລີ່ມຕົ້ນໃຫ້ເປັນສູນ, ຜົນໄດ້ຈາກການທົດສອບແມ່ນ 0.387mΩ, ເຊິ່ງເຂົ້າໃກ້ຄ່າເປົ້າໝາຍຫຼາຍຂຶ້ນ ແຕ່ຍັງບໍ່ເຂົ້າເກນຕາມເງື່ອນໄຂຂອງເອກະສານຂໍ້ມູນເທື່ອງຕົ້ນ.

ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຜົນການທົດສອບ, ຄວນໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກຄ່າຕ້ານທານ DC ພິເສດ (ວິທີກີວລິນສີ່ເສັ້ນ) ເປັນອັນດັບທຳອິດເມື່ອທຳການທົດສອບ DCR ຕໍ່ອຸປະກອນທີ່ມີຄຸນສົມບັດແມ່ເຫຼັກເຊັ່ນ: ອິນດັກເຕີ.