Резистор высоковольтного плеча делителя напряжения

 

Сущность изобретения: устройство содержит контакт 1 для подключения к источнику напряжения, 4 контактные площадки 2, 3, 4, 5, резистор 6, вспомогательный резистор 8, причем резистор 6 и вспомогательный резистор 8 выполнены в виде спиральных дорожек, а их середины расположены друг под другом, что позволяет уменьшить массу и габариты устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 G 01 R 15/02, 27/00

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю 7 Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784982/21 (22) 22.01,90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Научно-производственное объединение

"Марс" (72) Ф.Г.Геокчаев и А,И,Зарукин (56) Авторское свидетельство СССР

1Ь 1442933, кл. G 01 R 27/00, 1987. (54) РЕЗИСТОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО

ПЛЕЧА ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ. Ы 1774274 А1 (57) Сущность изобретения: устройство содержит контакт 1 для подключения к источнику напряжения, 4 контактные площадки 2, 3, 4, 5, резистор 6, вспомогательный резистор 8, причем резистор 6 и вспомогательный резистор 8 выполнены в виде спиральных дорожек, а их середины расположены друг под другом, что позволяет уменьшить массу и габариты устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, 1774274

35

Изобретение относится к электроизмерительной технике, технике высоких напряжений и может быть использовано для прецизионных измерений.

Известен резистор высоковольтного делителя, Однако он имеет значительные токи утечек, так как нестабильно сопротивление изолирующего покрытия при воздействии дестабилизирующих факторов, что обуславливает нестабильность входного сопротивления делителя напряжения, Известен резистор высоковольтного плеча делителя напряжения. Однако он имеет большие погрешности в диапазоне частот и з-эа наличия распределенных паразитных емкостей, низкую точность из-за наличия распределенных сопротивлений утечек.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является резистор высоковольтного плеча делителя напряжения, содержащий контакт для подключения к источнику напряжения, первую, вторую, третью и четвертую контактные площадки, резистор, выходной контакт, вспомогательный резистор, первый изоляционный слой, расположенный между резистором и Bclloмогательным резистором, один вывод которого через третью контактную площадку соединен с контактом для подключения напряжения и через первую контактную площадку — c одним выводом резистора, другой вывод резистора через вторую контактную площадку соединен с выходным контактом, наружный изоляционный слой, размещенный поверх вспомогательного резистора, четвертую контактную площадку, нанесенную на другой вывод вспомогательного резистора.

Недостатком известного устройства являются значительные массогабаритные показатели при использовании известного устройства в цепях высокого напряжения.

Целью изобретения является снижение массогабаритных показателей.

Цель достигается тем, что предлагается резистор высоковольтного плеча делителя напряжения, содержащий контакт для подключения к источнику напряжения, первую, вторую, третью и четвертую контактные площадки, резистор, выходной контакт, вспомогательный резистор, первый изоляционный слой, расположенный между резистором и вспомогательным резистором, один выход которого через третью контактную площадку соединен с контактом для подключения напряжения и через первую контактную площадку — с одним выводом резистора, другой вывод резистора через вторую контактную площадку соединен с выходным контактом, наружный изоляционный слой. размещенный поверх вспомогательного резистора, четвертую контактную площадку, нанесенную на другой вывод вспомогательного резистора, в котором основной и вспомогательный резисторы выполнены в виде спиральных дорожек, причем ширина дорожки вспомогательного резистора не менее чем в четыре раза больше ширины дорожки резистора, середина дорожки вспомогательного резистора расположена над серединой дорожки резистора, четвертая контактная площадка соединена с контактом для подключения к вспомогательному резистору, а толщина изоляционного слоя не превышает ширину дорожки резистора, в котором введен второй вспомогательный резистор, второй изоляционный слой с толщиной, не превышающей ширинудорожки резистора, расположенный между резистором и вторым вспомогательным резистором, пятая и шестая контактные площадки, при этом один вывод второго вспомогательного резистора через пятую контактную площадку соединен с контактом для подключения к источнику напряжения, другой вывод второго вспомогательного резистора через шестую контактную площадку соединен с контактом для подключения к вспомогательному резистору, а второй вспомогательный резистор выполнен в виде спиральной дорожки, не менее чем в четыре раза большей по ширине дорожки резистора, причем середина дорожки второго вспомогательного резистора расположена над серединой дорожки резистора, в котором первый и наружный изоляционные слои выполнены из стекла.

Предлагаемое устройство содержит новые конструктивные признаки — выполнение основного и вспомогательного резисторов в виде спиралеподобных дорожек, введение второго вспомогательного резистора, второго изоляционного слоя и конструктивных связей между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна", Известно выполнение высоковольтного резистора в виде спиралевидной дорожки.

Однако оно имеет низкую точность иэ-за наличия токов утечки и токов через объемное сопротивление, В отличие от этого устройства предлагаемое устройство имеет более высокую точность за счет предложенной конструкции, более широкий диапазон рабочих частот при заданной точности, Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию "существенные отличия", 1774274

55

На фиг. 1 представлен предлагаемый резистор согласно и. 1 формулы изобретения; на фиг. 2 — он же по и. 2 формулы изобретения; на фиг. 3 приведена эквивалентная схема включения резистора по и. 1 формулы изобретения в высоковольтном делителе напряжения: на фиг. 4 — эквивалентная схема включения предлагаемого резистора по и, 2 формулы изобретения в высоковольтном делителе напряжения цепи обратной связи импульсного стабилизатора напряжения.

Устройство (фиг. 1) содержит контакт 1 для подключения к источнику напряжения

1, первую 2, вторую 3. третью 4, четвертую

5 контактные площадки, резистор 6, первый изоляционный слой 7, вспомогательный резистор 8, наружный изоляционный слой

9, выходной контакт 10, контакт 11 для подключения к вспомогательному резистору.

Вся поверхность резистора защищена изолирующим слоем 9, например стеклом по и. 3 формулы, а вспомогательный резистор 8 конструктивно расположен между изоляционным cлоем 7 и резистором 6, При этом один вывод резистора 6 черчер первую контактную площадку 2 соединен с контактом 1 для подключения к источнику напряжения и через третью контактную площадку соединен с одним из выводов вспомогательного резистора 8, другой вывод которого через четвертую контактную площадку соединен с контактом 11, другой вывод резистора 8 через вторую контактную площадку соединен с выходным контактом 10. Резистор 6 и вспомогательный резистор 8 выполнены в виде спиралевидных дорожек так, что ширина дорожки вспомогательного резистора выполнена не менее чем в четыре раза большей ширины дорожки резистора, а середины дорожек вспомогательного резистора 8 и резистора 6 расположены друг под другом, Устройство по фиг. 2 по нумерации и конструктивным связям аналогично устройству по фиг. 1, отличием является введение второго вспомогательного резистора 12, второго изоляционного слоя 13, расположенного между резистором и вспомогательным резистором. пятой 14 и шестой 15 контактных площадок, Один вывод второго вСпомогательного резистора 12 через пятую контактную площадку соединен с контактом 1 для подключения к источнику напряжения, другой вывод второго вспомогательного резистора через шестую контактную площадку соединен с контактом 11. Резистор выполнен в виде спиралевидной дорожки так, что шири15

50 на дорожки вспомогательного резистора выбрана больше ширины дорожки резистора, а середины дорожек вспомогательного резистора и резистора расположены друг над другом.

Нумерация и конструктивные связи устройства по фиг. 3 аналогичны нумерации и конструктивным связям устройства по фиг.

1, отличием является наличие полных сопротивлений 16, обусловленное наличием объемного распределенного сопротивления первого изолирующего слоя 7 и наличием распределенных емкостей между резистором 6 и вспомогательным резистором 8. подключение контакта 10 к входу операционного усилителя 17 и второго резистора 18 и конденсатора 19 в цепи его обратной связи.

Нумерация и конструктивные связи устройства по фиг. 4 аналогичны нумерации и конструктивным связям устройства по фиг.

2 и 3, отличием является, например, включение предлагаемого резистора в делитель в цепи отрицательной обратной связи высоковольтного стабилизатора напряжения с коммутацией уровней выходного напряжения, наличие устройства 17 управления, наличие полных распределенных сопротивлений 20 между резистором 6 и вторым вспомогательным резистором 12.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход 1 через основной 6 и вспомогательный 8 резисторы протекает ток. При этом за счет равномерности сопротивления как резистора 6, так и вспомогательного резистора по длине дорожки имеем на каждой точке резистора 6 тот же потенциал, что и потенциал вспомогательного резистора 8 над этой точкой. Тем самым вспомогательный резистор создает эквивалентное электрическое поле между резистором 6 и вспомогательным резистором, что существенно уменьшает токи утечек через объемное сопротивление первого изоляционного слоя. Аналогично существенно уменьшается влияние токов через паразитные емкости из-за наличия эквипотенциального электрического поля в сечениях перпендикулярных дорожке резистора б, В самом деле, например, ток через полное сопротивление 7 определяется (cM. рис. 3).

01 — 01

21

Из формулы следует, что при 01= 01 ток утечки равен нулю.

В отличие от прототипа за счет предложенной конструкции резистора имеем су1774274

55 щественнîе уменьшение "..;ас огабаритных показателей резистора высоковольтного плеча делителя напряжения при обеспечении всех остальных заданных параметров— полосы рабочих частот делителя напряжения. Обеспечить существенное уменьшение массогабаритных показателей позволяет предложенная конструкция, обеспечивающая существенное уменьшение емкости между элементом данной рабочей дорожки и следующей.

Все это позволяет использовать резистор в качестве высоковольтного плеча делителя напряжения и;: и сохранении достоинств прототипа — малые обьемные токи утечки. Предлагаемое техническое решение имеет более высокую надежность изза возможности увеличения толщины сечения резистора в дорожке. При испол ьзовании предлагаемого решения возможно уменьшить мощность, потребляемую от источника входного напряжения, за счет увеличения значения сопротивления вспомогательного резистора, Более лучшими частотными свойствами обладает резистор по фиг. 2. Здесь за счет второго вспомогательного резистора создается равномерное злектри -.î (0c оле между первым 8 и вторым 12 вспомогательными резисторами, в.котором находится резистор

6. Это обеспечивается большой, не менее чем в четыре раза, шириной их дорожек по сравнению с шириной дорожки резистора 6, Аналогично устройству по фиг. 1 в сечении, перпендикулярном дорожке резистора 6, образуется эквивалентное электрическое поле, но как снизу, так и сверху дорожки резистора, Это существенно уменьшает аналогично устройству по фиг, 1 как распределенные токи утечки через обьемное сопротивление, так и влияние паразитных емкостей (см. фиг, 4}, oco5.-- но ч:ðå,ç внутренние поверхности резистора б, что имеет место в устройстве по фиг. 1. Последнее существенно повышает точность делителя напряжения на предполагаемом резисторе по фиг, 2 в диапазоне частот как по сравнению с устройством по фиг. 1. так и по сравнению с прототипом.

Небольшие массогабаритные параметры резистора позволяют использовать его при проектировании радиоэлектронных устройств с цеховыми условиями эксплуатации. Это расширяет -ем самым область его применения, позволяя исг;ользовэть его в измерительных высоковаль гн ых делителях напряжения, в делителях напряжения — цепях обратной связи высоковольтных операционных усилителей — коммутаторов высокого напряжения, При этом существенно расширяется диапазон сопротивлений резистора 6 по сравнению с прототипом и повышается точность коэффициента деления за счет уменьшения паразитных емкостей резистора 6 через внутренние поверхности на вход делителя (контакт 1) и на корпус устройства.

Одной из реализаций предлагаемого резистора может быть выполнение изоляционных слоев из стекла с последующим напылением на него резистивной пленки. Это позволяет за счет прозрачности стекла осуществить точное совмещение середин доро>кек резисторов, расположенных друг над другом, Формула изобретения

1. Резистор высоковольтного плеча делителя напряжения. содержащий контакт для подключения к источнику напряжения, первую, вторую, третью и четвертую контактные площадки, резистор, выходной контакт, вспомогательный резистор, первый изоляционный слой, расположенный между резистором и вспомогательным резистором, один вывод которого через третью контактную площадку соединен с контактом для подключения напряжения и через первую контактную площадку с одним выводом резистора, другой вывод резистора через вторую контактную площадку соединен с выходным контактом, наружный изоляционный слой, размещенный поверх вспомогательного резистора, четвертую контактную площадку, нанесенную на другой вывод вспомогательного резистора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей, основной и вспомогательный резисторы выполнены в виде спиральных дорожек, причем ширина дорожки вспомогательного резистора не менее чем в четыре раза больше ширины дорожки резистора, середина дорожки вспомогательного резистора расположена над серединой дорожки резистора, четвертая контактная площадка соединена с контактом для подключения к вспомогательному резистору, а толщина изоляционного слоя не превышает ширину дорожки резистора, 2. Резистор по и, 1, отл и ч а ю щ и йс я тем, что введен второй вспомогательный резистор, второй изоляционный слой с толщиной, не превышающей ширину дорожки резистора, располо>кенный между резистором и вторым вспомогательным резистором, пятая и шестая контактные площадки, один вывод второго вспомогательного резистора через пятую контактную площадку соединен с контактом для подключения к

1774274

Фиг. 3 источнику напряжения, другой вывод второго вспомогательного резистора через шестую контактную площадку соединен с контактом для подключения к вспомогательному резистору, а второй вспомогательный резистор выполнен в виде спиральной дорожки не менее чем в четыре раза большей по ширине дорожки резистора, причем середина дорожки второго вспомогательного резистора расположена над серединой дорожки резистора, 5 3, Резисторпоп.1, отличающийс я тем, что первый и наружный изоляционный слои выполнены иэ стекла.

1774274

Составитель Ф, Геокчаев

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Н, Слободяник

Заказ 3924 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101