측정 주파수에 따라 커지는 인덕턴스

태그: 측정 자성 부품

증상

LCR 미터가 턴 수가 많은 권선, 예를 들어 플라이백의 1차 권선을 설계에서 기대하는 인덕턴스보다 훨씬 크게 읽고, 측정 주파수(test frequency)마다 다른 값을 읽습니다. 주파수가 높을수록 측정값이 큽니다.

원인

측정기는 측정 주파수에서 기생 성분을 포함한 부품의 유효값(effective value)을 표시합니다 [Keysight Technologies, Impedance Measurement Handbook]. 턴 사이의 커패시턴스는 인덕턴스와 병렬로 놓여 인덕턴스와 공진합니다. 그 주파수가 자기 공진 주파수(self-resonant frequency)입니다 (자기 공진 주파수). 그 공진보다 아래에서 둘은 더 큰 인덕턴스, 곧 겉보기 인덕턴스(apparent inductance)처럼 동작하고, 측정 주파수가 공진에 다가갈수록 측정값이 가파르게 커집니다(겉보기 인덕턴스). 턴 수가 많으면 인덕턴스가 턴 수의 제곱으로 커지고 (인덕턴스 계수로 구한 인덕턴스) 턴 사이의 커패시턴스도 함께 생기므로, 공진 주파수가 낮습니다.

예를 들어 20 pF가 병렬로 붙은 1 mH 권선은 1.13 MHz에서 공진합니다. 측정기는 100 kHz에서 이 권선을 1.008 mH로, 1 MHz에서는 4.75 mH로 읽습니다.

확인 방법

측정기의 측정 주파수 두 개 이상에서 권선을 측정해 보십시오. 주파수가 올라갈 때 가파르게 커지는 측정값은 공진에서 온 것입니다. 공진 근처에서 겉보기 인덕턴스는 한없이 커지며(겉보기 인덕턴스), 이는 코어 자체가 주파수에 따라 변하는 정도보다 훨씬 큽니다. 공진을 찾으려면 임피던스 분석기로 권선의 임피던스를 스윕하십시오. 공진 주파수보다 높은 주파수에서 부품은 용량성입니다 (자기 공진 주파수).

해결

자기 공진보다 충분히 낮은 측정 주파수에서 측정하십시오. 그러면 측정값은 대략 두 주파수 비의 제곱만큼 크게 나오며, 공진 주파수의 10분의 1에서는 약 100분의 1만큼 큽니다 (겉보기 인덕턴스). 측정기의 측정 주파수가 모두 공진에 너무 가깝다면, 스윕으로 자기 공진을 찾고 같은 식으로 측정값을 보정하십시오.

참고 자료

• [Keysight Technologies, Impedance Measurement Handbook]: 임피던스 측정기는 측정 주파수에서 기생 성분을 포함한 유효값을 읽습니다.
• 자성 부품 측정: 겉보기 인덕턴스의 풀이와 벤치 실습.