具有改進的相位精度的電阻分壓器制造技術

電阻分壓器包括串聯電連接的至少第一和第二電阻器。這些電阻器中的每個由電阻膜材料制成并且采用跡線的形式施加在絕緣襯底上。分壓器的電壓比具有一百和一百萬之間的值，第二電阻器的跡線的兩個端分別與第一（B）和第二（C）接觸端子至少部分重疊，并且所述第一電阻器的跡線的兩個端分別與第一（B）和第三（A）接觸端子至少部分重疊。為了使第一接觸端子（B）與第三接觸端子（A）之間的寄生電容減小，第二接觸端子（C）與至少屏蔽部分（5，7；16；11，14）一起放置于第一（B）和第三（A）接觸端子之間。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有改進的相位精度的電阻分壓器
本專利技術涉及電阻分壓器，其包括至少第一和第二電阻器，該第一和第二電阻器串聯電連接。這些電阻器由采用跡線的形式施加在絕緣襯底上的電阻膜材料制成。第二電阻器的跡線的兩個端分別與第一和第二接觸端子至少部分重疊，并且第一電阻器的跡線的兩個端分別與第二和第三接觸端子至少部分重疊。典型地，第二接觸端子連接到例如地的參考電勢，第三接觸端子連接到輸入電壓電勢，并且第一接觸端子相對于參考電勢提供與電壓比和輸入電壓電勢成比例的電壓。分壓器的電壓比具有具有一百到一百萬之間的值。
技術介紹
分壓器可存在于其最簡單的形式中：只有兩個串聯電阻器，一個具有高電阻值并且另一個具有低電阻值。在更先進的情況下，串聯的電阻器中的一個或者兩個可以由具有相應等效電阻值的電阻網絡替代。這些電阻器或者對應的電阻器網絡在下面還可分別叫作高和低歐姆電阻器。在分壓器中，高和低歐姆電阻器都處于相同的襯底上。已知通過使諸如金屬膜或金屬箔(例如鎳鉻、金屬陶瓷膜(例如氮化鉭、二氧化釕、釕酸鉍、碳膜)，或基于玻璃和金屬陶瓷混合物的復合材料膜)的非絕緣的電阻膜或箔材料處于絕緣襯底上來制造電阻器的不同技術。在罕見的情況下，電阻膜材料可以由具有上述不同名稱的材料的多層組成。絕緣襯底可以是陶瓷、硅、玻璃或者一些其他合成材料，并且該膜材料可通過諸如濺射(薄膜)、絲網和網版印刷(厚膜)或者通過噴嘴的直接印刷(厚膜)的方法而施加到襯底。該絕緣襯底可具有平坦的平面片或圓柱的形式，并且相應地，電阻膜沉積到二維的平面表面上或者三維軸對稱表面上。在分壓器中，高和低歐姆電阻器都處于相同的襯底上。另外，具有比電阻器的膜材料低得多的電阻率的高導電結構也沉積在襯底上。該高導電結構意在用作接觸端子，并且它們采用電阻器的電阻膜材料與它們至少部分重疊這樣的方式而放置于襯底上。為了實現明顯超過一的電壓比并且同時減少分壓器的尺寸，已知的是，將高歐姆電阻器的電阻膜材料布置成長且窄的跡線，其中該跡線形狀類似蜿蜒的形式。術語蜿蜒的形式意味著該跡線恰好不是直線而是采用在小的襯底區域上實現長的長度這樣的方式彎曲。蜿蜒的形式例如可看起來像方波、三角波、正弦波、蛇形、Z字形或在三維情況下的螺旋形式。這例如在對于厚膜電阻器的US5,521,576和對于薄膜AC分壓器的US7,079,004B2中描述。如也在那里公開的，低歐姆電阻器的低電阻值通常通過采用短且寬的跡線布置電阻膜材料而獲得。一般，上文描述的電阻分壓器可以用于寬范圍的電壓水平，從低至中到高壓應用。盡管本專利技術源于例如ABB的KEVCD和KEVA傳感器類型的通常能適用于在3.6kV和36kV之間的電壓范圍的中壓傳感器的領域，本專利技術的應用領域不限于該電壓范圍。如從本領域(例如從US5,521,576和US7,079,004B2)已知的，第一接觸端子通常被放置于第二和第三接觸端子之間。第二接觸端子連接到例如地的參考電勢，第三接觸端子連接到輸入電壓電勢，并且第一接觸端子相對于參考電勢提供與電壓比和輸入電壓電勢成比例的電壓。因此，第一寄生電容出現與高歐姆電阻器并聯，即在第一和第三接觸端子之間，并且第二寄生電容出現與低歐姆電阻器并聯，即在第一和第二接觸端子之間。假設高歐姆電阻器具有電阻值R1，低歐姆電阻器具有電阻值R2，第一寄生電容具有值C1并且第二寄生電容具有值C2。當在第二和第三接觸端子之間向分壓器的輸入施加AC電壓時，在電壓比(R1+R2)/R2等于第二寄生電容與第一寄生電容的比(C1+C2)/C1的情況下，第二和第一接觸端子之間的AC輸出電壓示出沒有相位誤差。該相位誤差隨這些比的失配的增加而增加。專利技術人已經理解對于具有在一百以上的高電壓比(R1+R2)/R2的分壓器，對應的電阻比(R1+R2)/R2明顯高于寄生電容的比(C1+C2)/C1，這導致高相位誤差。該相位誤差可以通過添加與低歐姆電阻器并聯的補償電容器而被校正。然而，這增加了分壓器的復雜性，其使設計和制造投入增加并且由此使成本增加。另外，因為寄生電容和補償電容器具有不同的溫度系數、濕度吸收性質和長期漂移，相位誤差的補償通常不在整個操作溫度范圍、濕度范圍和分壓器的壽命時間內實現。也就是說，相位精度在使用補償電容器時無法被充分確保。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供具有高電壓比和改進相位精度的分壓器。該目的通過將第二接觸端子與至少一部分(其在下面叫作屏蔽部分)一起放置于第一和第三接觸端子之間而實現。通過將第二接觸端子的至少一部分放置于第一端子和第三端子之間，第一端子變得至少部分與第三端子電屏蔽。因此，第一端子和第三端子之間的第一寄生電容減小，從而使得在不需要附加補償電容器的情況下使電阻比(R1+R2)/R2與寄生電容比(C1+C2)/C1匹配更容易。因此，改進相位精度。附圖說明本專利技術和它的優勢將從附圖和從對應的描述變得明顯。圖1示出從本領域已知的具有高和低歐姆電阻器的電阻分壓器，圖2示出使用電阻分壓器用于測量目的的示意電氣圖，圖3至11示出根據本專利技術的電阻分壓器的不同實施例，圖12舉例說明低歐姆電阻器的微調，圖13示出電阻器跡線的示意橫截面圖，圖14示出圖8的實施例的示意電氣圖。具體實施方式從本領域內已知圖1的分壓器，其中具有電阻值R1的高歐姆電阻器具有帶多個彎曲的長且窄的跡線并且其中具有電阻值R2的低歐姆電阻器具有短且寬的跡線。高歐姆電阻器被放置于第三接觸端子A與第一接觸端子B之間，并且低歐姆電阻器被放置于第一接觸端子B與第二接觸端子C之間。用于高和低歐姆電阻器的電阻膜材料在這里不同。在圖2中示出圖1的分壓器的等效示意電氣圖。這樣的分壓器例如在3.6kV與36kV之間的中壓范圍的電壓傳感器中使用，例如ABB的KEVCD和KEVA傳感器類型。在電壓傳感器中，在第三與第二接觸端子A和C之間施加輸入電壓為Uin(其代表要測量的量)，而具有小得多的值的輸出電壓Uout(其通常按等于分壓器的比(R1+R2)/R2的因子減少)然后被傳遞到電子電路以便處理并且被轉變成測量值。在該特定示例中，第二接觸端子C接地。由于周圍環境以及電阻分壓器的襯底的介電性質，第一寄生電容C1出現與高歐姆電阻器并聯，即在第三與第一接觸端子A和B之間，并且第二寄生電容C2出現與低歐姆電阻器并聯，即在第一和第二接觸端子B和C之間。本專利技術的第一實施例示意性地在圖3中示出，為了減少第一寄生電容C1并且由此增加寄生電容的比(C1+C2)/C1使得與電阻比(R1+R2)/R2的匹配變得更容易，第二接觸端子C完全被放置于第三和第一接觸端子A和B之間。因此，第二接觸端子C的屏蔽部分是端子自身。在該實施例中，全部三個接觸端子具有帶圓角的矩形形狀并且在幾何上處于彼此并聯。第二接觸端子C關于第三接觸端子A起到第一接觸端子B的遮擋的作用。高歐姆電阻器由于它與圖1相比稍微更長的跡線而具有電阻值R3，并且低歐姆電阻器具有電阻值R4。在根據圖4的第二實施例中，第二接觸端子C具有U形形式并且從三個側幾乎完全環繞第一接觸端子B，由此不僅關于第三接觸端子A改進屏蔽效應而且引入關于環境的遮擋。第一接觸端子B具有帶圓角的細長的矩形形狀和第一縱向側1和相對的第二縱向側2。該第一縱向側1包括與第三接觸端子A所成的零度的角度，即它在幾何上處于與第本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.02.25 EP 11001579.91.一種電阻分壓器，包括串聯電連接的至少第一和第二電阻器，所述電阻器中的每個由電阻膜材料制成并且采用跡線的形式施加在絕緣襯底上，其中●所述分壓器的電壓比具有一百和一百萬之間的值，●所述第二電阻器的跡線的兩個端分別與第一(B)和第二(C)接觸端子至少部分重疊，并且●所述第一電阻器的跡線的兩個端分別與所述第一(B)和第三(A)接觸端子至少部分重疊，其特征在于所述第二接觸端子(C)的至少屏蔽部分放置在所述第一(B)和所述第三(A)接觸端子之間。2.如權利要求1所述的分壓器，其中，所述第二接觸端子(C)從至少兩個側環繞所述第一接觸端子(B)。3.如權利要求2所述的分壓器，其中，所述第二接觸端子(C)從至少三個側環繞所述第一接觸端子(B)。4.如權利要求1至3中任一項所述的分壓器，其中，所述第一接觸端子(B)的至少一部分具有帶第一縱向側的細長形狀，所述第一縱向側包括與所述第三接觸端子的至少一部分所成的九十度的角度并且所述第二接觸端子(C)的所述屏蔽部分環繞所述第一接觸端子(B)并且伸展跨過所述角度。5.如權利要求4所述的分壓器，其中，所述第二電阻器與細長形狀的所述第一縱向側重疊并且與所述第二接觸端子(C)的所述屏蔽部分至少部分重疊。6.如權利要求5所述的分壓器，其中，第三電阻器與所述第一(B)和所述第二(C)接觸端子至少部分重疊。7.如權利要求6所述的分壓器，其中，細長形狀的所述第一接觸端子(B)具有與所述第一縱向側相對的第二縱向側并且其中所述第三電阻器與所述第二縱向側重疊。8.如權利要求7所述的分壓器，其中，所述細長形狀采用所述第一(21)和所述第二(22)縱向側每個包括與第三接觸端子(A)的相應部分所成的九十度的角度這樣的方式放置并且其中所述第二接觸端子(C)的所述屏蔽部分環繞所述第一接觸端子(B)并且伸展跨過兩個所述角度。9.如權利要求7或8所述的分壓器，其中，所述第二電阻器的跡線在一端上與所述第一接觸端子(B)的第一凸起至少部分重疊并且在另一端上與在所述第二接觸端子(C)中提供的第一凹槽的第一邊界(11)至少部分重疊，并且其中所述第三電阻器的跡線在一端上與所述第一凸起...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A霍佐伊，R迪澤爾恩克特，
申請(專利權)人：ABB股份公司，
類型：
國別省市：