DC 초크 - 배경 및 측정

1. DC 바이어스란 무엇이고 언제 테스트해야 합니까?

변압기 또는 초크와 관련하여 DC 바이어스는 AC 신호에 추가되는 일정한 전류 요소를 설명합니다.
많은 권선 구성품은 DC 전류가 흐르는 상태에서 작동해야 하며, 설계 단계에서는 구성품이 지정된 전류에서 올바르게 작동한다는 것을 확인하는 것이 필요합니다.
그러나 생산 테스트의 경우 DC 바이어스를 적용하지 않고도 올바른 조립을 확인하고, 따라서 권선 구성 요소의 올바른 작동을 확인할 수 있습니다.

그러나 가장 확실한 방법은 DC1000A와 같은 DC 바이어스 장치를 사용하여 DC 바이어스가 있는 상태에서 확인하고 각 패턴에서 올바른 작동을 보장하는 것입니다.
Voltech AT5600은 DC1000A의 통합과 DC 성능의 자동 감사를 가능하게 합니다.

2, 저전류 및 고전류 응용 분야

어떤 경우에는 DC 바이어스 전류가 작습니다(400mA 미만).
예를 들어, 통신용 변압기의 경우 권선이 전화기에 공급되는 DC 전원 전류와 직렬로 연결됩니다.
다른 경우에는 DC 바이어스 전류가 훨씬 더 큽니다. 예를 들어 전원 공급 장치의 출력 필터로 사용되는 인덕터의 경우입니다.

이러한 모든 경우에 권선 구성 요소는 권선에 흐르는 정격 D 전류에서 지정된 인덕턴스를 유지해야 합니다.

3, 디자인 고려 사항

철이나 페라이트와 같은 자성 재료는 일반적으로 높은 투자율 값을 갖습니다. 즉, 주어진 수의 권선을 가진 코일은 공기 중의 동일한 코어보다 훨씬 더 큰 인덕턴스를 갖습니다.

그러나 높은 투자율 코어를 갖춘 상처 구성 요소는 매우 가파른 BH 곡선을 가지므로 매우 작은 DC 바이어스 전류만 허용할 수 있으며, 그렇지 않으면 코어가 포화됩니다.

코어가 포화되면 인덕턴스는 매우 낮은 값으로 떨어집니다.

더 높은 DC 바이어스 전류값으로 작동하는 코일을 만들려면 코어의 투자율을 낮추는 것이 필요합니다.
이는 물리적인 간격을 사용하거나 자성체와 비자성체의 합성체로 만든 코어를 사용하여(공극의 효과를 제공) 자기 회로에 공극을 도입하여 수행됩니다.
공기 간격이 있는 코어는 전체 투자율이 훨씬 낮고 포화되기 전에 훨씬 더 큰 DC 전류를 견딜 수 있습니다.

4, DC 바이어스 테스트

4.1 작은 DC 바이어스 전류를 위한 코어

작은 DC 바이어스 전류를 위한 권선 부품은 일반적으로 중간에서 높은 투자율을 갖는 코어로 구성됩니다.
이러한 코어의 투자율 값은 코어 자체의 제조 공정에 따라 달라지므로 배치마다 다릅니다.
이러한 변화로 인해 권선의 측정 인덕턴스에 대한 허용 오차가 넓어지고, 이는 코어 제조업체 사양의 인덕턴스 상수(AL)에 대한 허용 오차가 넓어지는 데서 확인할 수 있습니다.
인덕턴스의 이러한 변화로 인해 일부 코일은 지정된 DC 바이어스 전류를 허용할 수 있고 일부는 허용하지 못할 가능성이 있습니다.

코일이 지정된 DC 전류로 작동할 수 있는지 확인하는 유일한 확실한 방법은 인덕턴스를 측정하는 것입니다. 이 작은 DC 바이어스 전류가 흐르면 인덕턴스가 최소한 지정된 최소값 이상이 되도록 보장됩니다.
AT5600의 온보드 LSB LPB 및 ZB 테스트를 통해 외부 바이어스 소스가 필요 없이 최대 1 암페어 DC 바이어스가 허용됩니다.

4.2 더 큰 DC 바이어스 전류를 위한 코어

앞서 언급했듯이, 더 높은 DC 바이어스 전류(약 400mA 이상)를 위한 코일은 공기 간격으로 인해 투자율이 낮은 코어를 갖습니다.
공기 간격이 증가함에 따라 투자율과 그에 따른 인덕턴스가 감소하고 DC 전류 용량이 증가합니다. 이는 아래의 일반적인 공기 간격 페라이트 E-코어에 대해 표시된 바와 같습니다. (각 값의 턴 수는 동일합니다.)

설계 단계에서 코어가 포화되지 않는다는 점이 확인되면, 모든 변압기의 인덕턴스 값은 DC 바이어스가 적용되었는지 여부와 관계없이 동일합니다.

이를 설명하기 위해, 아래 그래프는 위 표의 변압기에서 DC 바이어스가 없을 때 얻은 인덕턴스 측정값과 지정된 DC 바이어스가 적용된 동일한 변압기에서 얻은 인덕턴스 측정값을 보여줍니다.

더 큰 공극을 가진 코어의 경우 투자율과 그에 따른 인덕턴스는 주로 공극의 크기에 의해 결정되며 코어 재료의 변화에 훨씬 덜 영향을 받습니다.

이로 인해 갭이 있는 코어에서는 인덕턴스의 변화가 훨씬 작아집니다. 갭은 자기 재료 자체보다 훨씬 더 일정한 투자율을 갖기 때문입니다. 따라서 인덕턴스 값은 엄격한 허용 오차 내에서 예측 가능합니다.

따라서 이러한 코일의 인덕턴스(DC 바이어스 없음)를 측정하면 코어에 올바른 공극이 있는지 확인하고, 따라서 지정된 DC 전류에서 작동할 수 있는지 확인하는 데 필요한 검사가 제공됩니다.

5, DC 바이어스 결론

모든 DC 초크는 분말 철이나 상당한 공기 간격이 있는 페라이트 코어와 같은 저투자율 코어를 사용합니다.

코어가 큰 DC 전류로 포화되는 것을 방지하려면 투자율이 낮아야 합니다.

인덕턴스는 BH 곡선의 기울기를 측정한 값입니다.

투자율이 높은 코어는 넓은 허용 오차를 갖는 기울기 또는 인덕턴스 값을 가질 수 있습니다.

공기 간격이 있는 코어나 분말 철로 만들어진 코어는 투자율이 낮기 때문에 이러한 코어는 매우 엄격한 한계 내에서 지정할 수 있는 인덕턴스를 나타냅니다.

설계 테스트 중에는 DC 초크가 정격 DC 전류에서 적절한 인덕턴스를 나타내는지 확인하는 것이 필수적입니다.

그러나 생산 테스트에서는 일부 DC 초크를 DC 바이어스 없이 인덕턴스를 확인하여 테스트할 수 있으며, 엄격한 한계를 지정하면 코어의 권선이 올바른지, 따라서 지정된 DC 전류에서 필요한 인덕턴스를 제공하는 올바른 경사도를 가지고 있는지 확인할 수 있습니다.

6, 또한 참조