Testowanie dławików i transformatorów z polaryzacją stałoprądową o dużym natężeniu

1. Rozważania dotyczące dokładnego testowania cewek indukcyjnych dużej mocy

Induktory odgrywają istotną rolę we wszelkiego rodzaju urządzeniach elektroniki mocy.
Są to kluczowe komponenty, które muszą działać prawidłowo w szerokim zakresie warunków pracy, na przykład zapewniać magazynowanie energii jako część obwodu filtra wygładzającego napięcie zasilania od minimalnego do maksymalnego znamionowego prądu stałego.
Z tego powodu ważne jest sprawdzenie zdolności dławika do przewodzenia prądu stałego przy maksymalnym natężeniu prądu, aby mieć pewność, że został on prawidłowo wykonany, z użyciem właściwych rdzeni i przewodów.
W przypadku zastosowań o niskim poborze mocy, elementy nawinięte można sprawdzić wyłącznie za pomocą miernika LCR. Typowymi testami będą indukcyjność (L) i współczynnik jakości (Q).

Testowanie cewek małej mocy za pomocą miernika LCR.

2. Wpływ polaryzacji prądu stałego na pomiary indukcyjności

Gdy cewka indukcyjna jest namagnesowana prądem stałym lub prądem przemiennym o dużym natężeniu, rdzeń cewki indukcyjnej w końcu ulegnie nasyceniu.
W miarę wzrostu prądu wartość indukcyjności będzie się zmniejszać aż do punktu nasycenia, kiedy indukcyjność będzie zmierzać do zera.
Jest to szczególnie widoczne w zastosowaniach takich jak zasilacze, wzmacniacze mocy i filtry EMC/EMI, gdzie wartość indukcyjności może ulegać znacznej zmianie wraz ze wzrostem natężenia prądu i wykorzystaniem induktora bliżej nasycenia magnetycznego.
Konstrukcja magnetyczna cewki/dławika musi zapewniać wystarczający margines gęstości strumienia, aby uniknąć nasycenia przy zastosowaniu polaryzacji DC. Poniższa krzywa BH (B = gęstość strumienia, H = natężenie pola magnetycznego) pokazuje tę cechę:



Charakterystyka namagnesowania materiału magnetycznego „Krzywa BH”

Jeśli cewka indukcyjna dużej mocy nie zostanie przetestowana, ponieważ będzie używana w końcowym zastosowaniu (pod pełnym obciążeniem), to w najlepszym przypadku cewka może spowodować problemy z wydajnością całego systemu, w tym szum wyjściowy, nieefektywność i możliwe przegrzanie, a w najgorszym przypadku całkowitą awarię podczas końcowego testu.
Dzieje się tak, ponieważ zmierzona indukcyjność jest dokładna jedynie w realistycznych warunkach obciążenia prądem stałym.
Dokładne przetestowanie cewki indukcyjnej w realistycznych warunkach obciążenia może również prowadzić do lepszej optymalizacji i potencjalnie niższego kosztu konstrukcji cewki.

3. Zastosowanie prądu polaryzacji stałej podczas testu LCR

Konwencjonalnego zasilacza o stałym napięciu nie można używać z miernikiem RLC, ponieważ jego duża pojemność wyjściowa przytłoczy impedancję indukcyjną badanego urządzenia (DUT), co spowoduje 100% błąd pomiaru.

Aby przezwyciężyć problem niskiej impedancji wyjściowej zasilacza, można włączyć szeregowo do zasilacza prądu stałego dużą cewkę (w porównaniu do mierzonej cewki), aby spróbować odizolować cewkę badanego urządzenia od zasilacza prądu stałego.

Historycznie jest to technika najczęściej stosowana przez producentów mierników LCR podczas projektowania zasilania polaryzacyjnego DC. Jednak wartość induktora szeregowego może być bardzo duża, a jego pojemność własna prawdopodobnie poważnie wpłynie na pomiar. Ponadto ta duża wartość induktora będzie musiała zostać zmieniona podczas pomiaru różnych wartości induktora, co uniemożliwia łatwe wdrożenie rozwiązania.

4. Nowoczesny sposób stosowania polaryzacji DC

Zasilacz polaryzacji DC Voltech DC1000 ma unikalną konfigurację stopnia wyjściowego o stałym prądzie, która elektronicznie (w przeciwieństwie do pasywnego) izoluje źródło zasilania polaryzacji od badanego urządzenia, umożliwiając testowanie badanego urządzenia w realistycznych warunkach obwodu przy wysokim i zmiennym prądzie stałym.
Elektroniczny zasilacz DC Bias Voltech DC1000 ma znacznie mniejszy wpływ na pomiary miernika LCR niż konwencjonalne zasilacze oparte na cewkach indukcyjnych.
Dzięki temu DC1000 może wykonywać dokładniejsze pomiary, mając przy tym mniejszą, lżejszą, bardziej wszechstronną i łatwą w obsłudze konstrukcję.
Przeczytaj więcej o teorii stojącej za naszym rozwiązaniem - DC1000 - Jak to działa

5. Konfiguracja testowa DC1000 z miernikiem LCR

Charakterystykę indukcyjności można przeprowadzić ręcznie.
Posiadamy również bezpłatne oprogramowanie Sweep Control do niektórych modeli LCR, umożliwiające sterowanie zarówno LCR, jak i DC1000
W przypadku ręcznego testowania prąd jest regulowany za pomocą pokrętła sterowania na panelu przednim. Pomiary indukcyjności są następnie odczytywane z miernika LCR w normalny sposób w czasie rzeczywistym. Arkusz kalkulacyjny może być użyty do zestawienia charakterystyki prądu stałego względem indukcyjności. Na podstawie tych danych można utworzyć wykres nasycenia.

Konfiguracja testu ręcznego

1. Podłącz DC1000 do DUT cewki indukcyjnej
2. Podłącz miernik LCR do testowanego urządzenia indukcyjnego
3. Skonfiguruj miernik LCR jak zwykle. Skompensuj pomiar przy wyjściu DC1000 włączonym, ale dostarczającym 0,00 A.
4. Ustaw DC1000 za pomocą pokrętła na przednim panelu na wymagany krok prądu i zmierz wartość indukcyjności (Ls) na mierniku LCR.
5. Utwórz arkusz kalkulacyjny i wykres zależności prądu od indukcyjności, aby zaobserwować zmiany indukcyjności i ewentualne nasycenie.
6. Zmniejsz wyjście DC1000 do 0,00 i wyłącz wyjście.
7. Odłącz miernik LCR.
8. Odłącz DC1000.

Na podstawie tych wyników użytkownicy mogą zobaczyć, kiedy wartość indukcyjności zmniejsza się przy wyższym natężeniu prądu i określić dostępny margines projektowy. Dzięki precyzyjnemu i łatwemu w użyciu DC1000 możliwe jest przyspieszenie procesu projektowania i uniknięcie projektowania z dużymi marginesami, często zmniejszając wymagany rozmiar rdzenia.



Voltech DC1000:

• Współpracuje z większością mierników LCR.
• Płynny, łatwy do kontrolowania prąd stały na wyjściu o natężeniu 25 A.
• Możliwość łączenia równoległego do 250 A
• Minimalny wpływ na pomiar LCR do 3 MHz, zapewniający dokładną indukcyjność i umożliwiający pomiary LCR o wysokiej dokładności.

6. Automatyczna (produkcyjna) konfiguracja testu

DC1000 doskonale integruje się ze środowiskiem testowym Voltech AT5600 , ATi lub AT3600, zapewniając wszystkie korzyści płynące z automatycznego testowania elementów uzwojonych Voltech AT.


Szybkie automatyczne testowanie z testerami Voltech serii DC1000 i AT

• Automatyczny tester komponentów nawijanych
• 20 węzłów przełączanych automatycznie
• Proste programowanie
• > 10 RÓŻNYCH TESTÓW na sekundę
• Dostępnych jest ponad 40 testów, w tym L, C, R, stosunek zwojów, upływ L, straty odbiciowe, równowaga, rezystancja izolacji, wysoki potencjometr (5 kV), udar, moc watów, prąd magnesujący.
• Prąd polaryzacji DC do 500A (20 x DC1000)

7. Zobacz także