DE10208702C1

DE10208702C1 - Ohmsch-kapazitiver Spannungsteiler

Info

Publication number: DE10208702C1
Application number: DE2002108702
Authority: DE
Inventors: Jochen Ermisch; Ralf Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: WO2003073110A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen ohmsch-kapazitiven Spannungsteiler mit elektrisch in Reihe geschalteten Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen. DOLLAR A Um einen solchen Spannungsteiler mit einem guten Frequenzgang zu erreichen, enthält jede Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung (2, 2', 2'', 2''') mehrere ohmsche Widerstände (R1, R2, R3), die elektrisch in Reihe geschaltet sind und zusammen mit einem elektrischen parallel geschalteten Kondensator (C1) räumlich hintereinander um eine Längsachse des Spannungsteilers (1) herum angeordnet sind. Die Parallelschaltungen (2, 2', 2'', 2''') sind hintereinander entlang der Längsachse des Spannungsteilers (1) derart angeordnet, dass die Kondensatoren (C1) jeweils aufeinander folgender Parallelschaltungen (2, 2', 2'', 2''') einen Winkelversatz aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ohmsch-kapazitiven Span nungsteiler mit elektrisch in Reihe geschalteten Widerstand- Kondensator-Parallelschaltungen.

Ein Spannungsteiler dieser Art ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 37 155 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Spannungsteiler sind mehrere in Reihe ge schaltete Parallelschaltungen vorgesehen, die jeweils einen ohmschen Widerstand und einen Kondensator aufweisen. Diese Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen sind in Reihe zwi schen Hochspannung und Erdpotential geschaltet und weisen am erdpotentialnahen Ende einen Abgriff für eine Spannung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ohmschen-ka pazitiven Spannungswandler dieser Art so fortzuentwickeln, dass er neben einem guten Frequenzgang auch eine weitgehende Unbeeinflussbarkeit bei jeder Einbaulage durch benachbarte Spannung führende Teile aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthält bei einem ohmschen-kapazi tiven Spannungsteiler der eingangs angegebenen Art erfin dungsgemäß jede Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung meh rere ohmsche Widerstände, die elektrisch in Reihe geschaltet und zusammen mit einem elektrisch parallel geschalteten Kon densator räumlich hintereinander um eine Längsachse des Span nungsteilers herum angeordnet sind; die Widerstand-Konden sator-Parallelschaltungen sind hintereinander entlang der Längsachse des Spannungsteilers derart angeordnet, dass die Kondensatoren jeweils aufeinander folgender Widerstand-Kon densator-Parallelschaltungen einen Winkelversatz gegenein ander aufweisen.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungstei lers besteht darin, dass durch die winkelversetzte Anordnung der Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen gewährleistet ist, dass nicht nur eine statisch gleichmäßige Spannungsver teilung erreicht wird, sondern auch eine gute und gleichmä ßige Spannungsverteilung für höherfrequente bzw. Impulsspan nungen bewirkt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich bei dem ohmschen-kapazitiven Teiler die Kondensatoren über die Länge des Spannungsteilers betrachtet jeweils im Winkelversatz befinden.

Bei dem erfindungemäßen ohmschen-kapazitiven Spannungsteiler kann jede Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung eine be liebige Anzahl von ohmschen Widerständen aufweisen. Dement sprechend ergibt sich zwischen aufeinanderfolgenden Wider stand-Kondensator-Parallelschaltungen entlang der Längsachse des Spannungsteilers ein Winkelversatz, der beispielsweise 360° geteilt durch die Anzahl der ohmschen Widerstände pro Parallelschaltung zuzüglich des Kondensators bestimmt ist.

Im Hinblick auf einen möglichst geringen Aufwand unter Si cherstellung des angestrebten Erfolges hat es sich als vor teilhaft erwiesen, wenn jede Widerstand-Kondensator-Parallel schaltung drei ohmsche Widerstände und einen Kondensator auf weist und der Winkelversatz ca. 90° beträgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannungsteiler können als Wider stände normale Bauelemente verwendet werden; Entsprechendes gilt für die Kondensatoren. Im Hinblick auf einen möglichst einfachen konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Span nungswandlers hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Spannungsteiler parallel zu seiner Längsachse ver laufende, streifenförmige Dickschicht-Schaltungsträger auf weist, auf denen in Dickschicht-Technik hergestellte Wider stände und Kondensatoren übereinander angeordnet sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Spannungsteilers, in

Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Widerstand-Konden sator-Parallelschaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, in

Fig. 3 nach Art einer Sprengzeichnung, die winkelversetzte Anordnung der Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen und in

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen ohmschen-kapazitiven Spannungsteilers in Dickschicht- Technik wiedergegeben.

Wie die Fig. 1 zeigt, besteht der Spannungsteiler aus mehre ren Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen 2, 2' usw. die jeweils in Reihe einen Widerstand R1, einen Widerstand R2 und einen dritten Widerstand R3 aufweisen; parallel zu der Rei henschaltung der Widerstände R1 bis R3 liegt ein Kondensator 4.

Die Fig. 2 lässt eine Parallelschaltung 2 entsprechend der Fig. 1 in ihren Einzelheiten erkennen. Es ist zu sehen, dass um ein Tragrohr 5 herum hintereinander die Widerstände R1, R2 und R3 unter Bildung einer Reihenschaltung angeordnet sind. Anschlussenden 6 und 7 der Widerstände R1 und R3 sind mit ei nem Kondensator C unter Herstellung der Widerstand-Kondensa tor-Parallelschaltung 2 verbunden. Ein gemeinsamer Anschluss 8 des Widerstandes R1 und des Kondensators C1 ist zu der in der Fig. 1 nächstfolgenden Widerstand-Kondensator-Parallel schaltung 2' geführt, während ein gemeinsamer Anschluss 9 des Kondensators C1 und des Widerstandes R3 ein hochspan nungsseitiges Ende 10 des ohmschen-kapazitiven Spannungstei lers 1 bildet.

Um die geometrische Anordnung der Widerstand-Kondensator-Pa rallelschaltungen 2 noch weiter zu verdeutlichen, dient die Fig. 3, aus der deutlich hervorgeht, dass im Spannungsteiler 1 jeweils aufeinanderfolgende Widerstand-Kondensator-Paral lelschaltungen 2 bis 2''' so angeordnet sind, dass der Kon densator C2 der Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung 2' einen Winkelversatz von 90° zu dem Kondensator C1 der in der Figur höheren Parallelschaltung 2 aufweist. Entsprechendes gilt hinsichtlich des Kondensators C3 der Widerstand-Konden sator-Parallelschaltung 2 in Bezug auf den Kondensator C2 der Parallelschaltung 2' usw.

Dadurch ist erreicht, dass auch höherfrequente Spannungen am Anschlussende 10 des Spannungsteilers 1 gleichmäßig verteilt werden; Entsprechendes gilt für Impulsspannungen.

Bei dem in Fig. 4 ausschnittsweise dargestellten Ausfüh rungsbeispiel des erfindungemäßen ohmsch-kapazitiven Span nungsteilers 20 sind an einem Tragrohr 21 außen vier strei fenförmige Dickschicht-Schaltungsträger 22 angebracht, von denen in der Figur nur ein Schaltungsträger 22 erkennbar ist. Die übrigen Schaltungsträger verlaufen entweder senkrecht zur Zeichenebene oder parallel darunter, so dass von oben be trachtet eine Anordnung mit quadratischem Querschnitt mit in nenliegendem Tragrohr 21 gebildet ist.

Auf jedem Dickschicht-Schaltungsträger 22 des Ausführungsbei spiels nach Fig. 4 sind jeweils übereinander Dickschichtwi derstände R10, R20 und R30 angeordnet, deren Anschlüsse 23 zu jeweils auf der gleichen Höhe des Spannungsteilers benachbart liegenden Dickschichtwiderständen oder zu einem Kondensator auf den anderen in der Fig. 4 nicht erkennbaren Dickschicht- Schaltungsträgern führen. So kann der Anschluss 23 des Dickschicht-Widerstandes R10 an einen in der Figur nicht gezeigten Kondensator auf einen Dickschicht-Schaltungsträger an der Seite 24 geführt sein, während ein anderer Anschluss 25 des Dickschicht-Widerstandes R10 zu einem weiteren Dick schicht-Widerstand auf einem in der Figur nicht erkennbaren Schaltungsträger an der rechten Seite 26 des dargestellten Spannungsteilers geführt ist.

In der Ebene des Dickschicht-Widerstandes R20 liegt der Kon densator auf einem Dickschicht-Schaltungsträger, der sich ge nau hinter dem Dickschicht-Widerstand 20 auf der gegenüber liegenden Seite des Tragrohres 21 befindet, während der Kon densator zu der Parallelschaltung mit dem Widerstand R30 auf einem Dickschicht-Schaltungsträger liegt, der in der Fig. 4 rechts an der Seite 22 angrenzt.

Der Kondensator C40 ist in nicht dargestellter Weise parallel geschaltet mit Dickschicht-Widerständen, die auf seiner Höhe in Bezug auf den Spannungsteiler 20 liegen, aber auf die in der Fig. 4 nicht erkennbaren drei weiteren Dickschicht- Schaltungsträger verteilt sind. Mit dem Dickschicht-Wider stand R50 wiederholt sich der bezüglich der Widerstände R10 bis R30 und des Kondensators C40 beschriebene Aufbau.

Claims

1. Ohmsch-kapazitiver Spannungsteiler (1) mit elektrisch in Reihe geschalteten Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen (2, 2', 2'', 2''') dadurch gekennzeichnet, dass
jede Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung (2, 2', 2'', 2''') mehrere ohmsche Widerstände (R1, R2, R3) enthält, die elektrisch in Reihe geschaltet sind und zusammen mit einem elektrisch parallel geschalteten Kondensator (C1) räumlich hintereinander um eine Längsachse des Spannungs teilers (1) herum angeordnet sind, und
die Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen (2, 2', 2'', 2''') hintereinander entlang der Längsachse des Spannungsteilers (1) derart angeordnet sind, dass die Kon densatoren (C1, C2, C3, C4) jeweils aufeinander folgender Widerstand-Kondensator-Parallelschaltungen (2, 2', 2'', 2''') einen Winkelversatz gegeneinander aufweisen.

2. Spannungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
jede Widerstand-Kondensator-Parallelschaltung (2, 2', 2'', 2''') drei ohmsche Widerstände (R1, R2, R3) und einen Kon densator (C1) aufweist und
der Winkelversatz ca. 90° beträgt.

3. Spannungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (20) parallel zu seiner Längsachse verlaufende, streifenförmige Dickschicht-Schaltungsträger (22) aufweist, auf denen in Dickschicht-Technik herge stellte Widerstände (R10, R20, R30) und Kondensatoren (40) übereinander angeordnet sind.