分压器是一种无源线性电路,用于产生小于或等于输入电压的电压。它是一个由高压臂和低压臂组成的转换装置。测得的高电压作用在器件上,输出电压从低电压臂获得。高压臂的元件通常是电阻和电容。相应的器件称为电阻分压器、电容分压器和阻容分压器。分压器是电子产品中最基本的电路之一。
图1:简单的分压器电路
1分压器概述
1.1分压器的结构
分压器是用于现场测量的专用仪器,测量DC高压和交流高压。分压器采用平衡等电位屏蔽结构,机身内部采用优质电子元器件。具有测试准确、线性度好、性能稳定、结构合理、携带方便、操作简单、显示直观等特点。
1.2分压电路
电压通常包含两个重要术语:电动势(EMF)和电位差(PD)。当某种东西提供电压时,如电池,由于电动势,它提供了沿电路拉动电子所需的力。当一个元件消耗电路中的电压时,它上面的电压降叫做电位差。一些关于电压的规则有助于电路设计,包括:
1)串联电压累积。
2)并联电压始终相同。
3)元件中的PD与其电阻成正比。
4)极性是决定性的。
5)电路周围的总电动势等于PD之和。
串联电压总是累加的规律会影响电动势和PD。如果电池串联起来,它们的电压就会增加。如果有串联元件,可以应用这个规律,其组合PD就是输出电压。虽然识别电位差很容易,但一定要密切注意电源的极性。因为电池反向减去组合电压。
图2:添加一系列电压的示例
并联电压总是相同的。这也是为什么并联不同电压的电池不是一个好主意的原因之一。例如,当两个不同电压的电池并联时,电压较大的电池会试图给较小的电池充电,这可能会损坏它。
图3:并联电压电路示例
我们知道串联电压相加,并联电压相同。还有一些疑问。如何分离串联电路中元件之间的电压?是什么决定了每个元件的电压?分压(称为电位差)由元件的电阻与串联电路的电阻之比决定。这与电压法则直接相关:
元件的PD值与其电阻成正比。
基本上,这意味着元件的电阻越大(与串联电路相比),其电位差就越大。事实上,元件两端的电压等于
考虑经典分压器电路时,公式通常写为
下面是一个典型的分压器电路,它来自5V电源
3.3V微控制器,比如粒子光子。)
图4:典型分压器电路示例
当电压(电动势)加到电路上时,串联元件上所有电位差的总和将等于电动势。例如,由电池提供的电压将在串联连接的部件之间分压,并且所有这些分压的总和将等于电池的电压。
图5:串联电压电路
两种分压器
1)根据应用
a)实验室使用
b)对于电力系统
2)根据测量的电压
a)交流分压器
有两种类型:电阻性和电容性。该电阻由适用于测量低频交流电压的无感电阻元件组成。它由电容元件组成。它功耗很低,可用于更高的电压测量。测得的电压从几千伏到几百万伏不等。所以它的应用范围很广。
b)脉冲分压器
脉冲电压是一种变化迅速、谐波成分多的非周期脉冲电压。为了精确测量其波形和幅度,要求脉冲分频器具有良好的响应特性。有三种类型:电阻式、电容式和阻容式。
C) DC分压器
它由两个(组)电阻元件组成,通常
以前的分压器大多是配有绝缘外壳的油纸绝缘脉冲电容器,要求电感相对较小,能承受短路放电。高压油纸电容器由多个元件串联和并联组装而成。每个元件不仅具有电容,还具有串联的固有电感和接触电阻以及并联的绝缘电阻。当然,每个元件对地都有杂散电容。这种分压器应视为分布参数,故称为分布电容分压器。
分布电容分压器由多个脉冲电容叠加而成,只有幅度误差,没有波形误差。至于幅度误差,用标准分压器校准后可以完全消除。但在测量陡波时,由于容性分压器的电容远大于分压器屏蔽环的杂散电容,因此响应时间要长得多。所以在测量陡波时,电容分压器的响应特性不如屏蔽电阻分压器。单电容分压器不消耗能量,不存在发热问题。电容分压器优于电阻分压器,适用于测量长波前和半峰时间的波。此外,
集中式电容器分压器的高压臂可以使用充满压缩气体的标准电容器。这种电容器的电容值非常精确稳定,介质损耗小。因为被屏蔽了,电容值不受周围物体的影响。它广泛应用于工频测量。但是,当它用作脉冲电容分压器时,就会出现一些问题。即叠加的高频振荡。
b)电阻分压器
其内阻为纯电阻,具有结构简单、使用方便、稳定性好的特点。测量瞬态脉冲电压的误差与电阻值和杂散电容的乘积有关,因此应尽可能减小杂散电容对地的大小和影响,并减小电阻分压器的电感。
c)阻容分压器
电阻分压器按连接方式可分为串联分压器和并联分压器。
阻容串联分压器也叫阻尼电容分压器。最近的高压分压器就属于这种类型。它克服了电容电路的残余电感,防止分压器振荡,性能优良。根据附加阻尼的不同,RC串联分压器可分为高阻尼分压器和低阻尼分压器。高阻尼电容分压器不能用作脉冲电压发生器的负载(波形调制)电容。它仅用作测量电压的转换装置。低阻尼电容分压器的串联阻尼电阻很小,其连接不会使测试电路难以产生标准波。它也可以用作负载电容,是一个通用的分压器。从使用方便的角度来说,它比高阻尼电容分压器更有优势。在响应特性方面,它不如高阻尼电容分压器,因为它也包含振荡。
理论上,当电压快速变化时,分压比主要由电容决定。当变化缓慢时,由阻力决定。该装置电阻丝的正负极紧紧缠绕在瓷管上,并与每个电容并联。实践证明,选择的电阻值不能太小,否则会影响发电机的输出负载,所以一般选择比较大的值。但是,效果很小。它类似于没有电阻的纯电容分压器。
3分压器的特性
3.1分压器的基础
1)分压器采用高精度阻容元件,特殊工艺封装,干式密封,不存在漏油问题。
2)高输入阻抗:测试电流小,功耗低,产品小巧轻便,性能稳定,测量精度高。
3)分压器、多值千伏表、专用电缆均置于铝合金箱内,安全可靠,便于携带和运输。
4)多值KV表可直接读取DC平均值、交流峰值、有效v
分压电路输出的信号电压必须送到下一个电路。理论上,下一级电路的输入就是输出。然而,有时很难分析下一级电路的输入。所以可以用一个更简单的方法来分析:找到分压电路中的所有元件,从下至上分析,然后找到某个元件与其他电路连接。这个连接点是分压电路的输出端和分压电路的输出电压。
在分析分压电路的过程中,往往需要求出输出电压。
输出电压的计算方法:UO=R2/R1R2 UI
其中Ui为输入电压,Uo为输出电压。
输出电压低于输入电压,因为分压器电路衰减了输入信号电压。也就是说,改变Rl或R2的电阻可以改变输出电压Uo。
3.3普通分压器的特性
电阻分压器
(1)用温度系数小的康铜线或温度系数小电阻大的卡马线绕制时,温度稳定性高,工作时长期稳定性也高。
(2)采用压阻分压器结构,其响应特性可能相对较高。
电容分压器
(1)分布电容分压器由多个脉冲电容叠加而成,只有幅度误差,没有波形误差。
(2)充有压缩气体的标准电容器可用于集中式电容器分压器的高压臂。这种电容器的电容值非常精确稳定,介质损耗小。因为屏蔽了,电容值不受周围环境影响。
电阻分压器
高阻尼电容分压器不能用作脉冲电压发生器的负载(波形调制)电容。它仅用作测量电压的转换装置。低阻尼电容分压器的串联阻尼电阻很小,它的接入不会使测试电路难以产生标准波。它也可以用作负载电容,是一个通用的分压器。
3.4分压器公式
分压器怎么算?在串联电路中,电压分布与电阻成正比,即电阻越大,电压分布越大;相反,电阻越小,分布电压越小。分压器产生的输出电压(Vout)是其输入电压(Vin)的一小部分。
在串联电路中,导体两端的电压与其电阻成正比。
I1=I2,U1/R1=U2/R2是
给定输入(或源)电压和电阻值,使用Apogee 的分压器计算器有助于确定分压器电路的输出电压。只需输入几个值,这个工具就会立即向您显示图形结果。
图6。分压器电流
4分压器规则
使用和测试分压器时,应注意以下规则:
1)测试部分不能有杂物,以免影响测量精度。
2)接地线必须连接牢固,确保安全操作距离。
3)试验结束后,必须完全放电。
4)严禁超恒压。
5)确保设备表面清洁,并存放在阴凉干燥的地方。
5分压电位计
电位计是一种变阻器,可用于创建可调分压器。其绝对电阻不会影响输出电压,输出电压与输入电压成正比。常用的电位器电阻精度和温度系数都很差。但是,只要电位器的阻值是均匀的,电压就会被等分。假设滑块连接到高阻抗电路,滑块的接触电阻不会影响输出电压。滑片接触电阻是滑片接触点的值。
电位器用作可变电阻时,其阻值精度和温度系数会影响电路。滑块的接触电阻会影响电路的电阻,滑块的接触电阻会随着位置、温度、振动、时间的变化而变化。
6分压器和变压器的主要区别
1)变压器通过磁通量的变化产生感应电动势来改变交流电压。电容分压器在充放电过程中通过容抗改变交流电压。
2)变压器可以升压或降压;电容分压器can