高级电感电路模型：查找交流电阻
时间：2024-06-12 18:37:12
电感电路
模子图 1 表现了咱们要建模的电感器：用螺旋箔绕组组成的 Coilcraft 部件。该图中表现了四种电路模子变迁。模子 1 是依据制造商供应的直流电阻和电感值数据构建的。这是大多数设计师应用的建模局限。运转电路仿真后，电感器消耗将独自阐发，而不是依赖于消耗的仿真效果。模子 2 应用临近消耗阐发包孕绕组的交换电阻。在高频下，大部分电流流过绕组的外部，大部分铜未应用。这致使电阻大幅增添。咱们将在本文中看到，展望的消耗依然低于观察到的效果。
模子 3 增加了一个电路，用于在仿真过程当中静态计较电感中的磁芯消耗。该模子是依据给定资料的丈量磁芯消耗数据构建的。（本文第一部份细致先容了该磁芯消耗模子的细节。）该磁芯模子将表现取决于施加到电感上的波形的其余消耗。它不仅仅取决于电感磁芯的交换磁通摆动。规范阐发手艺不会表现这类依赖性。
最初，模子 4 依赖于交换电阻的实践丈量。该尺寸将包孕临近消耗效应和电感器磁芯间隙四周边缘场致使的电阻增添。因为绕组接近磁芯间隙，是以边缘消耗对于此特定电感器异常显著。
图 2 表现了经由过程运转 LTspice 仿真取得的前三个电路模子的展望消耗。直流电路模子展望的消耗最低，该数据以赤色表现。这表明耗散比 Coilcraft DC-DC [1] 优化器软件展望的要小 10 倍。模子 1 不会给咱们使人合意的效果。
增添Dowell 方程解[2]的效果表现箔片消耗增添，但与展望效果的一致性依然较差。增添铁芯消耗后，如绿色曲线所示，咱们靠近实践消耗的 50% 摆布。该模子也不足以展望电感器的行动。
制造商绕组电阻数据
多年来，磁芯消耗展望已被证实结果精良。仍不肯定的量是交换绕组电阻。许多要素都市影响交换电阻，包孕磁芯间隙四周的集中场。
制造商可能会在其数据表中供应交换绕组电阻，但咱们的教训是，这是一种异常不可靠的丈量要领。图 3 注解，关于咱们正在阐发的特定部件，无奈解析图表上的数据。因为电阻绘制为线性量而不是对数目，是以您无奈在 200 kHz 地区提取任何实用的信息。咱们必需本人找到这些数据能力创建一个好的模子。
正确丈量绕组电阻
磁绕组电阻是丈量难度较大的一种。关于本文所接头的电流电感器，直流电阻异常低，约为 2 mΩ。必需从拥有少量电感元件的电感器的阻抗扫描中提取此低值。这对丈量仪器提出了第一个挑衅。其次，低电阻将小于连接器电阻，是以咱们必需应用一种可排除丈量中打仗电阻的装配。
咱们倾向于应用开尔文连贯测试夹具来排除连贯谬误。图 4 表现了 AP Instruments AP300 分析仪的配置。请注意，分析仪通道 B 的输出间接连接到电感器的箔进口引线。这阻拦咱们丈量端子的打仗电阻。宽带注入变压器是丈量配置的一部分，同意咱们以这类体式格局连贯。
图 5 表现了分析仪的原始阻抗测量值。依据咱们的教训，因为电感器和测试装配的谐振和寄生效应，测量值老是偏离实在值。在这类情况下，您能够看到 250 kHz 处尺寸的回升曲线。
咱们在磁特点方面领有多年的教训，这让我们可以或许智能地展望实践的 RAC 测量值应当是多少。
咱们晓得交换电阻在较高频次下拥有直线（对数）特点，咱们平日能够从丈量正确的曲线较低频次部份类似该斜率。凭仗在对数刻度上绘制的靠近消耗特点的教训，可以对靠得住模子的近似值发生直觉。关于大多数设置装备摆设，咱们能够看到经典的Dowell 方程特点，教训厚实的磁性设想工程师能够即时辨认这些特点。
紫色虚线曲线表现交换电阻的假设值，该值将用于构建电感的精确模子。该曲线的斜率很无味，为 +20 dB/十倍频程。假如咱们只履历绕组中的靠近消耗，咱们预计终究渐近线为 10 dB/十倍频程，由于电阻将以频次的平方根回升。
图 6 表现了三种分歧的电阻图。起首，咱们有直流电阻，其固定值略高于 2 毫欧姆。咱们用赤色暗示扁平箔绕组的 Dowell 方程解 。纵然在 1 kHz 时，电阻也会显著增添。虽然电阻大幅增添，但还不足以说明电感中的消耗。
最初，图 6 中绘制了绿色的 RAC。这是从图 5 推测进去的值。该数据适宜电路模子，模子天生在 RidleyWorks 中完整自动化。5 阶 RL 网络与交换电阻的实践丈量效果异常立室。依据所示的值，该 RL 网络是图 1 中模子 4 应用的等效电路。
磁芯间隙交换电阻增添本源
电路额定消耗来自该电感器布局，其磁芯间隙位于绕组中央布局中测量到的间隙约为 0.5 毫米，而绕组间隔间隙仅几十分之一毫米。
一些研讨职员爱好应用 Maxwell其余有限元建模软件来查找间隙四周的边缘消耗。这不是一个轻易配置题目由于铜与间隙的间距跟着环抱焦点挪移变迁丈量交换电阻测验考试应用庞杂的软件要快得多。
