고전압 커패시터 분배기

고전압 커패시터 분배기는 종종 고전압을 측정하는 데에도 사용됩니다. 용량성 전압 분배기는 커패시터 네트워크의 리액턴스를 기반으로 전압 강하를 결정하므로 DC 전압 분배기로 작동하지 않습니다. 결국 커패시터는 DC를 차단하고 전류가 흐르지 않습니다.

센서 측정

• 고전압 커패시터 분배기를 사용하여 마이크로컨트롤러는 센서 저항을 측정할 수 있습니다. 알려지지 않은 센서 저항은 알려진 저항과 직렬로 배치되어 고전압 커패시터 분배기를 형성합니다. 그런 다음 마이크로컨트롤러는 분배기에 알려진 전압을 적용할 수 있으며 마이크로컨트롤러의 ADC는 센서와 저항 사이의 중앙 노드에 연결됩니다. 이 방법은 종종 서미스터 및 저항 온도 감지기(RTD)와 같은 온도에 민감한 저항을 사용하여 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
• 3입력 전위계는 고전압 커패시터 분배기로도 사용할 수 있습니다. 아날로그 노브가 있는 라디오 및 기타 장치에 유용합니다. 전위계 샤프트가 회전하면 중앙 탭 와이퍼가 저항을 따라 움직이며 샤프트 각도에 따라 저항이 증가하거나 감소합니다. 안정적인 전압이 전위계 한쪽 끝에 연결되고 다른 쪽은 접지에 연결되고 와이퍼가 ADC에 연결되면 노브 각도를 계산할 수 있습니다.

고전압 측정

• 고전압 커패시터 분배기는 특히 높은 전압을 분수로 축소한 다음 전압계로 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 고전압은 분배기의 VIN에 전원을 공급하는 데 사용되며 출력은 미터 범위 내에 있도록 축소됩니다. 수백 킬로볼트까지의 전압을 측정하도록 설계된 고전압 저항 분배기 프로브가 있습니다.
• 그러나 이러한 설계에서는 특정 고전압 저항기가 사용되는데, 이는 정확한 결과를 제공하기 위해 일치하는 온도 계수로 고전압 및 전류를 처리할 수 있어야 하기 때문입니다. 용량성 분배기 프로브는 또한 수백 밀리볼트의 전압에 사용되는데, 저항기와 함께 방출되는 열이 때때로 너무 많을 수 있기 때문입니다.

신호 레벨 변환
고전압 커패시터 분배기는 신호, 특히 디지털 신호의 레벨을 조정하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 일반적인 5V HIGH 디지털 신호에서 3.3V 디지털 신호로 레벨을 변환합니다. 고전압 커패시터 분배기를 사용하면 5V에서 작동하는 논리 회로가 3.3V에서 작동하는 논리 회로와 인터페이스할 수 있도록 하는 원시 레벨 시프터를 만들 수 있습니다. 이 레벨 변환 없이 3.3V 논리 마이크로컨트롤러에 5V의 HIGH를 공급하면 회로가 영구적으로 손상될 수 있습니다. VOUT/VIN=3.3/5=RA/RTOTAL과 같은 저항 구성을 사용하면 5V 논리 회로가 3.3V 회로와 인터페이스할 수 있습니다. 그러나 이를 가능하게 하려면 5V 신호의 소스 임피던스가 낮아야 하고 3.3V 입력 임피던스가 높아야 합니다. 또한 입력 임피던스에 용량성 요소가 있는 경우 완전히 저항성 분배기를 사용하면 의도치 않게 RC 필터가 생성되어 데이터 속도가 제한될 수 있습니다. 위쪽 저항기와 직렬로 커패시터를 추가하면(분배기의 두 다리를 모두 용량성과 저항성으로 만듦) 이 문제를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

저항 전압 분배기
내부 저항은 순수 저항으로 구조가 간단하고 사용이 편리하며 측정 정확도가 높고 안정성이 좋으며 널리 사용됩니다. 낙뢰 임펄스 전압 조건에서 저항 전압 분배기를 변환 장치로 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다.
1) 온도계수가 낮은 구리선이나 온도계수가 낮고 저항계수가 높은 카마선으로 감았을 경우 고온 안정성과 장기 안정성을 갖는다.
2) 압축성을 갖는 저항전압분배기의 응답특성이 더 높아질 수 있다.
위의 장점 때문에 많은 표준 측정 시스템은 저항 전압 분배기로 구성됩니다. 그러나 몇 가지 단점이 있습니다.
1) 높은 응답 성능을 추구하기 위해서는 저항이 너무 높아서는 안 됩니다. 임펄스 전압 발생기의 부하에 영향을 미치기 때문에, 그 접근은 충격파의 반피크 시간을 단축시킬 것입니다. 그러나 일반적으로 발생기의 파동 꼬리 저항을 조정하면 해결할 수 있습니다.
또한 위와 같은 이유로 저항 커패시터는 스위칭 임펄스 전압을 측정하기 어렵습니다.
저항 전압 분배기가 과도 펄스 전압을 측정할 때 발생하는 오차는 저항 값과 접지에 대한 스트레이 커패시턴스의 곱과 관련이 있으므로 접지에 대한 스트레이 커패시턴스의 크기와 영향을 최소화해야 합니다. 저항 전압 분배기는 인덕턴스를 최대한 줄여야 합니다. 이러한 이유로 카마선 또는 구리선을 절연 튜브에 단단히 감고 층 사이에 얇은 절연지만 두고 변압기 오일이 들어 있는 절연 실린더에 담가 전압 분배기의 크기를 줄이고 접지에 대한 커패시턴스를 줄이며 보상을 위해 상단에 차폐 링을 설치해야 합니다. 구조는 그림 1을 참조하세요.
임펄스 전압을 측정할 때 저항 전압 분배기에서 발생하는 오차는 저항 값 R과 접지에 대한 스트레이 커패시턴스 C의 곱과 관련이 있습니다. 따라서 해당 매개변수를 변경하여 저항 전압 분배기의 성능을 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 고전압 고속 펄스를 측정하기 위한 저항 전압 분배기, 최상의 사각파 응답을 가진 저항 전압 분배기, 가변 단면적을 가진 두 종류의 고전압 나노초 저항 전압 분배기, 작은 마이크로초 레벨 200kV 임펄스 저항 전압 분배기, 새로운 600kV 임펄스 저항 전압 분배기.

용량성 전압 분배기
펄스 전압을 측정하는 데 사용되는 용량성 전압 분배기는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 한 전압 분배기의 고전압 암은 여러 개의 고전압 커패시터로 구성되어 있는 반면, 다른 전압 분배기의 고전압 암에는 커패시터가 하나만 있습니다. 전자 유형의 전압 분배기는 대부분 절연 쉘이 있는 오일-종이 절연 펄스 커패시터로 조립됩니다. 이 커패시터의 인덕턴스는 비교적 작고 단락 방전을 견딜 수 있어야 합니다. 고전압 오일-종이 커패시터는 여러 소자로 직렬 및 병렬로 조립됩니다. 각 소자는 커패시턴스뿐만 아니라 직렬로 고유 인덕턴스와 접촉 저항, 병렬로 절연 저항을 갖습니다. 물론 각 소자는 접지에 대한 스트레이 커패시턴스도 갖습니다. 이러한 유형의 전압 분배기는 분산 매개변수로 간주되어야 하므로 그림 2와 같이 분산 커패시턴스 전압 분배기라고 합니다. 후자 유형의 전압 분배기의 고전압 암에는 커패시터가 하나만 있으며, 이는 일반적으로 거의 균일한 전기장에 있는 한 쌍의 금속 전극입니다. 전극은 공기를 매개체로 하는 농축된 커패시터이므로 중앙집중형 용량성 전압 분배기라고 합니다.
분산형 용량성 분압기는 여러 펄스 커패시터로 구성되어 있으며 진폭 오류만 있고 파형 오류는 없습니다. 진폭 오류는 표준 분압기로 보정한 후 완전히 제거할 수 있습니다. 그러나 가파른 파동을 측정할 때 용량성 분압기의 차폐 링의 스트레이 커패시턴스가 훨씬 크고 응답 시간도 훨씬 큽니다. 따라서 가파른 파동을 측정하는 경우 용량성 분압기의 응답 특성은 차폐 저항 분압기만큼 좋지 않습니다. 단일 커패시터 분압기는 에너지를 소모하지 않으며 가열 문제가 없습니다. 용량성 분압기는 긴 파면과 반피크 시간을 가진 파동을 측정하는 데 저항 분압기보다 유리합니다. 또한 용량성 분압기는 파형을 조정하기 위한 부하 커패시터로도 사용할 수 있습니다.
압축 가스로 채워진 표준 커패시터는 중앙 커패시터 전압 분배기의 고전압 암으로 사용할 수 있습니다. 이 커패시터의 커패시턴스 값은 정확하고 안정적이며 유전 손실이 매우 작습니다. 차폐되어 있기 때문에 커패시턴스 값은 주변 물체의 영향을 받지 않습니다. 전력 주파수 측정에 성공적으로 사용되었습니다. 그러나 임펄스 커패시터 전압 분배기로 사용할 경우 몇 가지 문제가 있습니다. 즉, 중첩된 고주파 진동입니다.

저항-용량 전압 분배기
저항-커패시턴스 전압 분배기는 연결 모드에 따라 저항-커패시턴스 직렬 전압 분배기와 저항-커패시턴스 병렬 전압 분배기로 나눌 수 있습니다. 저항-커패시턴스 직렬 전압 분배기는 댐핑 커패시터 전압 분배기라고도 합니다. 최근 고전압 전압 분배기는 종종 이 형태로 불립니다. 커패시터 회로의 잔류 인덕턴스를 극복하고 전압 분배기의 진동을 방지하며 성능이 우수합니다. 추가된 댐핑에 따라 저항-커패시턴스 직렬 전압 분배기는 고 댐핑 커패시턴스 전압 분배기와 댐핑 커패시턴스 전압 분배기의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.