Часто, в процессе разработки силовой электроники сталкиваюсь с проблемой измерения малых индуктивностей, сложной конфигурации.
Иногда измеряемая индуктивность обладает большой паразитной емкостью, что не позволяет провести её корректное измерение не-мостовым RLC измерителем. В таких случаях измерить индуктивность можно осциллографом. Полученный результат можно спокойно уложить в погрешность 5% и меньше.
Суть метода :
Основное свойство индуктивности - "задерживать ток" при поданном внешнем напряжении, иными словами если подать на какую либо катушку внешнее напряжение, ток в цепи катушки возрастет до максимума не сразу, а за некоторое время. Процесс этот линеен и называется он - переходным.
Связь между внешним приложенным напряжением U, скоростью нарастания тока di/dt и индуктивностью описывается формулой:
U = L*di/dt , откуда L = U*dt/di
Практическая часть:
Для проведения измерений необходимо собрать следующую схему:
Lx - неизвестная индуктивность
R1 - шунтовой резистор, я использую SMD резисторы в корпусе 2512, и вам советую. Данный резистор должен обладать как можно меньшей собственной индуктивностью, проволочные резисторы/шунты в данном случае не подойдут.
U1 - полевой низковольтный транзистор. Транзистор нужен с как можно меньшим сопротивлением открытого канала, как минимум в два раза меньшим чем сопротивление шунта.
D1, R2 и C2 - снаббер :)
Логика измерения:
Подаем импульсы некоторой небольшой длительности ( 0,1 - 5us) с низкой частотой на транзистор, и смотрим осциллографом напряжение на шунте R1. Длительность импульса и питающее напряжение нужно подобрать таким образом чтоб получалась красивая пила без завалов.
Мне нужно было измерить индуктивность первичной обмотки трансформатора для LLC преобразователя, а так же индуктивность рассеяния первичной обмотки, которая получалась менее 1 мкГн.
В собранном виде мой стенд имел следующий вид:
После того как все было собрано и включено, я получил следующие осциллограммы:
На осциллограммах красный луч - это входное питающее напряжение, оно практически неизменно, за счет большего электролитического конденсатора в 4700мкФ. Желтый луч - это падение напряжения на шунтовом резисторе, сопротивление которого 0,1R
Для первой осциллограммы считаем:
t= 0,6us
U= 7,9V
I= V(пик. напр. на шунте) / R1 = 0,97V/0,1R = 9,7A
L = 7,9V * 0,6uS / 9,7A = 0,488uH
Для второй осциллограммы:
t=2,4us
U = 2,92V
I = 0,761V / 0,1 = 7,61A
L = 2,92 * 2,4 / 7,61 = 0,92uH
Теоретический расчет был 0,45uH на 1uH, измерения можно считать корретными.
Не составит труда измерить индуктивности на порядок меньше.
На этом все!
Дорогу осилит идущий.