O que é dcr em indutores e como isso afeta o projeto do circuito

Indutores são componentes passivos amplamente usados ​​em eletrônicos, depois de resistores e capacitores. Um indutor ideal armazena energia em um campo magnético e fornece uma corrente de saída suave para a carga. Mas em um circuito prático, um indutor também contém alguma resistência de baixo valor associada à sua propriedade de indutância. Durante o fluxo de alimentação DC ou para ser específico na frequência de 0 Hertz, os indutores fornecem resistência ao fluxo de corrente. Essa resistência DC é conhecida como DCR, que significa resistência DC. Neste tutorial, aprenderemos mais sobre DCR e como isso afeta o desempenho de um circuito. Também aprenderemos como medir o valor DCR de um indutor e como reduzir o valor DCR de um indutor durante sua construção.

Semelhante ao DCR para indutores, os capacitores também têm alguns parâmetros não ideais associados a ele chamados de resistência de série equivalente (ESR) e indutância de série equivalente (ESL). Você pode ler o artigo sobre ESR e ESL em capacitores para saber mais sobre ele e seus importância no projeto de circuitos.

O que é DCR em indutores?

O termo DCR significa Resistência DC. Este valor representa a quantidade de resistência que um indutor pode oferecer quando um sinal DC de 0 Hz passa por ele. Na prática, todos os indutores terão um pequeno valor de DCR associado a ele.

A imagem abaixo representa um indutor prático com sua indutância real em série com uma pequena resistência DC (DCR). O símbolo do indutor aqui está representando a indutância e o resistor em série com ele é a resistência DC do Indutor. Em princípio, os indutores fornecem uma resistência muito baixa para corrente DC com baixa frequência e fornece alta resistência para entradas de alta frequência.

O DCR de um indutor é devido à resistência da bobina com a qual o indutor é feito. A resistência da bobina é proporcional ao comprimento do fio usado para formar a bobina, e o comprimento da bobina também é proporcional ao valor da indutância do indutor. Conseqüentemente, indutores de valor mais alto impõem alta resistência e indutores de valor baixo oferecem baixa resistência. Um grande valor de indutância requer números de enrolamento maiores do que os indutores de baixo valor, aumentando assim o comprimento do fio de cobre. O DCR dos indutores normalmente varia de muito menos do que 1 Ohms a 3-4 Ohms.

Importância prática do DCR

Agora sabemos que os indutores têm um pequeno valor de resistência com ele, mas qual é o problema com isso? Por que é importante considerar este pequeno valor de resistência ao projetar nosso circuito?

O DCR sendo um resistor dissipa o calor e reduz a eficiência, assim como qualquer outro resistor com uma queda de tensão nele. A eficiência é medida usando a fórmula abaixo

Q = w (L / R)

Onde, Q é chamado o fator-Q. L é o reator indutivo e R é a resistência do indutor em uma determinada frequência. A razão de uma reatância indutiva com a resistência em uma determinada frequência é chamada de fator Q. Este fator Q é essencial em várias aplicações. Quanto maior for o fator Q, maior será a eficiência. Se calculado teoricamente, um indutor ideal tem um fator Q maior em comparação com o real. Em indutores reais, este fator Q é confiável no DCR.

Em termos de aplicação, indutores com um alto valor de fator Q são usados ​​nos circuitos de RF, onde um capacitor é usado em paralelo com ele para formar um circuito tanque ressonante. Nesse caso, o alto valor do fator Q de um indutor ajuda a equilibrar a frequência superior e inferior do circuito ressonante operando em uma frequência de banda contínua.

Em aplicações relacionadas à eletrônica de potência, o baixo valor de DCR é essencial para menos dissipação de energia, bem como pequenas dimensões do pacote. O indutor com baixo DCR terá um fator de forma baixo do que os indutores com alto valor de DCR. O principal efeito do DCR do indutor é a dissipação de energia devido à resistência da bobina. A dissipação de potência pode ser calculada pela lei de potência P = I ² R onde R é equivalente à resistência DC dos indutores e I é a corrente que flui através dele.

Como medir a DCR de um indutor?

A maioria das pessoas mede a resistência DC (DCR) de um indutor conectando um multímetro padrão através dos condutores do indutor para medir a resistência do fio de cobre. Pode funcionar de maneira justa para indutores de grande valor, porque o fio de cobre é grande o suficiente para produzir um valor DCR alto que pode ser medido pela resolução típica de multímetro.

Mas, para um indutor de valor menor, o valor da resistência DC é muito pequeno (normalmente na faixa de mili-ohms) para ser medido pelos multímetros padrão de baixo custo. Além disso, os fios da sonda do multímetro também têm resistência DC que se soma ao valor DCR, resultando em leitura incorreta. Portanto, existe um problema genérico na medição DCR do indutor.

A maneira real de medir o valor DCR de um indutor é usando um caminho de detecção Kelvin através dos terminais e aplicando corrente ao indutor. Como o DCR do indutor é a resistência DC do fio de cobre, ele produzirá uma tensão no terminal do indutor com base na lei de Ohms, V = I x R. Essa tensão pode ser medida usando o multímetro. Obviamente, essa técnica de medição tem uma limitação. Antes de fazer a medição, deve-se estar ciente de algumas coisas que estão listadas abaixo.

1. A classificação de corrente máxima dos indutores. A corrente não deve exceder a classificação de corrente máxima indicada na folha de dados do indutor.
2. Um breadboard não é adequado para medição DCR de indutores, pois a conexão do breadboard também contribui para ruído e resistência.
3. É bom usar uma placa de circuito impresso adequada apenas com pontos de teste, conectores de entrada e saída de corrente e o componente de fixação do componente para evitar solda.

A imagem abaixo mostra o circuito para medir o valor DCR de um indutor. O indutor mostrado aqui é um indutor ideal e a resistência DC é a resistência em série equivalente. A linha de sentido são as linhas de sentido Kelvin.

Vamos supor que o indutor usado aqui tenha uma classificação de corrente contínua de 1A. Portanto, a corrente de entrada aqui será 1A. Quanto maior o valor da corrente de entrada, maior será a resolução do valor DCR medido, mas se o seu indutor não puder lidar com corrente alta, correntes de valor baixo também podem ser usadas.

Depois de passar a corrente, a queda de tensão nas pontas do indutor deve ser medida. Suponha que a queda de tensão no indutor seja calculada em aproximadamente 50mV. Então, o DCR desse indutor pode ser calculado como

V = I x R R = V / I R = 0,05 / 1 R = 0,05 ohm

Como reduzir o DCR durante a construção do indutor

O valor DCR de um indutor não tem vantagem significativa e, portanto, é sempre melhor selecionar um indutor com baixo valor DCR. Normalmente, quando indutores estão sendo construídos ou projetados, o parâmetro DCR também é considerado. O DCR de um indutor precisa ser muito baixo para que o indutor não bloqueie o fluxo de corrente DC. As seguintes técnicas são usadas para reduzir o valor DCR de um indutor

1. A resistência depende do comprimento e da espessura do fio de cobre. Para diminuir a resistência DC de um indutor, em vez de um único fio, vários fios podem ser enrolados em paralelo. Devido a esta conexão, a resistência resultante torna-se menor. Considere um único fio de cobre com algum valor x de resistência. Se vários desses fios forem conectados em paralelo, a resistência equivalente será reduzida, pois os resistores em paralelo terão uma resistência equivalente baixa como saída.

2. Aumentar a área da seção transversal do fio de cobre diminui a resistência DC dos indutores. Portanto, fios mais grossos são benéficos para DCR reduzida.

3. Outra técnica é usar fio de cobre plano em vez de fios de cobre redondos. Os arames planos têm uma grande área em comparação com os arames redondos. Isso também é benéfico para reduzir a resistência geral.

A imagem abaixo é um indutor construído com fio plano. O fabricante é Wurth Electronics e o número da peça é 7443641000. De acordo com a folha de dados, o indutor tem uma indutância de 10uH e a resistência DC é de 2,4 mili-ohms a 20 graus Celsius.

4. A ficha técnica do indutor fornece as classificações do indutor onde o valor DCR máximo é especificado. Este valor varia com base na temperatura. É aconselhável usar o indutor em determinadas condições de temperatura ambiente para operá-los na região de valor DCR mínimo.

Portanto, o DCR de um indutor é um fator importante e deve ser considerado ao projetar qualquer circuito.