Перейти к содержанию

Сопротивление обмотки дросселя (DCR)

В таблице дросселя рядом с индуктивностью и током насыщения всегда есть строка DCR. Эти несколько десятков миллиом определяют нагрев катушки, часть КПД преобразователя и то, насколько близко вход может подойти к выходу. Разбираем, откуда берётся DCR и как его учитывать.

Обновлено Редакция GAW

DCR (DC resistance) — сопротивление обмотки дросселя постоянному току, то есть сопротивление самого провода, из которого намотана катушка. В эквивалентной схеме дросселя TI (записка SLAA701B) это последовательное сопротивление RS рядом с индуктивностью L, а потери в сердечнике моделирует отдельное параллельное сопротивление.

Где DCR проявляется

Нагрев и КПД. Через обмотку течёт почти весь ток нагрузки, и сопротивление рассеивает мощность

PDCR=I2⋅DCRP_{DCR} = I^2 \cdot DCR

Пример: дроссель с DCR 30 мОм в понижающем преобразователе на 3 А рассеивает около 0,27 Вт. Это не единственные потери в дросселе: переменная составляющая тока греет ещё и сердечник (потери в сердечнике), и для них DCR ничего не говорит.

Минимальное входное напряжение. Когда вход понижающего преобразователя приближается к выходу, верхний ключ открыт почти всё время, и выходное напряжение ограничено падениями на ключе и обмотке. У TI TPS62130 в режиме 100 % заполнения:

VIN(min)=VOUT+IOUT⋅(RDS(on)+RL)V_{IN(min)} = V_{OUT} + I_{OUT} \cdot (R_{DS(on)} + R_L)

где RL — DCR дросселя. При выходе 3,3 В и токе 3 А, сопротивлении ключа 90 мОм (типовое значение) и DCR 30 мОм вход не должен опускаться ниже 3,3 + 3 · 0,12 = 3,66 В.

Как выбирать

Дроссель выбирают по трём параметрам вместе: индуктивность, ток насыщения и DCR. У катушек одной индуктивности DCR тем меньше, чем крупнее корпус и толще провод. Медь с нагревом сопротивление увеличивает, поэтому на горячем дросселе потери выше, чем по значению DCR из таблицы (см. ТКС). Расчёт индуктивности и токов — в калькуляторе дросселя.

Частые вопросы

Как посчитать потери в дросселе из-за DCR?

По закону Джоуля: P = I² · DCR, где I — действующее значение тока дросселя. В понижающем преобразователе при небольших пульсациях оно близко к выходному току. Дроссель с DCR 30 мОм при токе 3 А рассеивает 3² · 0,03 = 0,27 Вт. К этому добавляются потери в сердечнике, которые от DCR не зависят.

Почему у маленьких дросселей DCR больше?

Обмотку той же индуктивности в меньшем корпусе мотают более тонким проводом, а его сопротивление на единицу длины больше. Поэтому при уменьшении размера дросселя растёт и DCR, и нагрев при том же токе. Выбирая дроссель, сравнивают не только индуктивность и ток насыщения, но и DCR.

Почему в мостовом усилителе класса D потери на DCR удваиваются?

В мостовой схеме (BTL) нагрузка включена между двумя полумостами, и у каждого свой выходной дроссель. Ток нагрузки проходит через оба последовательно, поэтому, как отмечает TI в записке SLAA701B, потери на DCR одного канала вдвое больше, чем у одного дросселя: 2 · I² · DCR.

Источники

  1. Texas Instruments. LC Filter Design, SLAA701B (October 2016, revised June 2026) — рис. 1-26: модель дросселя — последовательное сопротивление RS, равное сопротивлению обмотки постоянному току (DCR), индуктивность L и параллельное RP, моделирующее потери в сердечнике; разд. 1.4.5: DCR — сопротивление провода обмоток, его измеряют на постоянном токе, чтобы не мешал импеданс катушки; при большом токе DCR даёт заметные потери, P = IOUT² × DCR (ур. 14); в мостовой схеме BTL два дросселя последовательно с нагрузкой, потери удваиваются; DCR можно измерить или взять из даташита
  2. Texas Instruments. TPS6213x 3-V to 17-V 3-A Step-Down Converter, SLVSAG7F (November 2011, revised November 2021) — разд. 8.4.3: в режиме 100 % заполнения минимальное входное напряжение VIN(min) = VOUT(min) + IOUT × (RDS(on) + RL), ур. 3, где RDS(on) — сопротивление верхнего ключа, RL — сопротивление дросселя постоянному току; табл. 7.5: RDS(on) верхнего ключа 90 мОм тип., 170 мОм макс. при VIN ≥ 6 В; разд. 9.2.2.2.1: дроссель выбирают с учётом тока насыщения и сопротивления постоянному току (DCR)

Нашли ошибку?

Смотрите также