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电位器的电气参数

文章出处:rzzulin.com  编辑:升威电子  发表时间:2017-09-19

电位器是一种通用的机电元件, 在仪器仪表和各种电子设备中已获得广泛应用。由于电位器品种、结构、安装方式和技术参数繁多, 电路设计人员在设计选型时首先根据电位器在电路中的作用来确定性能指标。

今天我们来详细了解一下电位器如下几大项指标的定义及标准.

 

1、总电阻值

定义为电位器两终端(1,3端)之间的电阻值。标定任何电位器时,都需要规定标称阻值。同时应规定标称阻值的允许偏差,而总电阻值应在允许偏差范围内。测量总电阻值时,一般采用数字欧姆表。在电位器有机械止档时,动触点应尽可能靠近一个终端引出端。如果是连续旋转的电位器,应将动触点调节到与电阻元件工作段完全脱离为止。标准测试还规定了测量总电阻值的最高(直流)电压(见表1),以限制电阻体在测量过程中温度无明显上升。

电位器参数

 

各种类型电位器的总电阻值及其允许偏差典型值见表2。

电位器耐磨寿命

 

2、终端电阻(零位电阻)

定义为当动触点位于邻近的止档时,动触点引出端与该终端引出端之间获得的最小阻值。连续旋转的电位器没有止档,不规定终端电阻。测量终端电阻时,施加到电位器上的电压应使动触点电流不超过产品标准中规定的极限值。当动触点位于止档位置时,1,2两引出端之间的最小电阻值称为前终端电阻,2,3两引出端之间的最小电阻值称为后终端电阻。

3、接触电阻变化

定义为动触点在规定的速度下移动时,动触点与电阻体之间阻值的变化。接触电阻是由于动触点与电阻元件接触不良引起的,表面金属氧化物,硫化物等都能在触点或电阻元件表面形成,这些薄膜起着绝缘层的作用,并形成接触电阻。 接触电阻会随测量电流的大小而变化。接触电阻变化还与元件的材料、动触点材料、接触表面状况及动触点与电阻元件的接触压力有关。

电位器测试判别

 

对于给定的电阻元件,沿其触点移动轨迹进行接触电阻的测量点的数目是无限的,对于单独的一个接触电阻值是毫无意义的。因此对接触电阻不能用通常的方法来确定或进行产品检验,通常规定的技术要求是接触电阻变化量,即用电位器总电阻值的百分数表示。检查接触电阻变化的电路图如图4。接触电阻电流敏感性要求限制电流Ib,测试接触电阻变化所用电流值的典型值如表3。

电阻变化电流值

 

4、动噪声

定义为当动触点在电阻体上移动时,由于接触电阻的无规则变化和电阻体电阻分布的

不均匀性等因素,电位器1,2两引出端电输出中出现而不存在于输入之中的电噪声,以毫伏为计量单位。电位器的动噪声与动触点移动速度、动触点接触压力、动触点数目及外加电压和电流有关。

电位器动噪声的测量采用下述方法之一:

方法A 在通过动触点的电流比通过电阻体的电流低得多的情况下使用。在电位器用作分压器使用时,多采用此法测量(见图5)。电源电阻为10008、20V的直流电压施加到电位器的引出端1,3之间,动触点以2~5周????min的速度运动通过总电气行程(对于带开关旋转电位器,应迈开开关转角)。方法A通常用于电视机面板电位器动噪声特性检测。此法不能用于测量作变阻器使用的预调电位器。因预调电位器在实际应用中,通过动触点的电流就是通过电阻体的电流,完全不同于作为分压器使用的面板电位器。

方法B 一般当电位器作可变电阻器使用时,常采用此测量。动触点应以2~5周????min速度运动。测试原理图同检查接触电阻变化的电路图(见图4)。

电位器噪声测量

5、分辩力

对于非线绕电位器,用输出平滑性来表征其分辩力,即在输入中不存在而在输出中出现的任何杂散变化,通常以总外加电压的百分数表示。并在有效电行程范围内所规定的行程增量上测量。对于线绕电位器,分辩力是对输出增量相对动触点行程的函数关系的量度。理论分辩力=1/N&TImes;100%,N为绕组的有效匝数。

6、符合性

符合性是电位器输出电压的实际值和规定值之间的最大偏差与外加总电压之比,以百分数表示。它表征电位器输出特性的精度。当规定规律或电压比呈直线时的符合性称为直线性,它是符合性的一种特殊形式。

7、电阻温度系数ΑR

定义为在规定的环境工作温度范围内,给定的两个温度之间,阻值的相对变化除以引起该变化的温差及变化前的总电阻值(平均温度系数),通常以10-6℃-1为单位。电阻温度系数主要取决于电阻元件的材料和部件本身的具体结构。

ΑR=(R2-R1)/R1(T2-T1)

T1、T2两个温度至少应相差25℃,而且在每个温度下均应有足够的保温时间。各种类型电位器的电阻温度系数见表4。电位器电阻温度系数

 

8、额定功率

定义为在规定条件下能够耗散的最大功率。它是在最低环境温度到额定环境温度范围内,能保证电位器连续正常工作的功率最大值。额定功率P=I2R=U2/R。最大额定功率为线路设计人员说明电位器能够安全耗散而不致损坏的功率数值,各个具体电位器的使用方式会影响额定功率的最大允许耗散值。

对于多数电位器来说,额定功率的最大值是指当电位器作为分压器使用的情况。因此,在电位器的输入端加上电压时,通过动触点的负载电流值是不大的。电位器制造厂一般采用如图6所示的降功耗曲线。图中当环境温度在t1和tmax之间的允许耗散功率由连接A、B两点的直线所构成的减负荷特性加以规定。而环境温度在tmin和t1之间的温度下最大允许耗散功率均为额定功率。线路设计人员应严格遵守这一规定。

电位器降功耗曲线

 

完整的额定功率的技术规范,应规定安装条件,周围环境是静止空气还是强迫对流。通常是用标准的安装方法使给定的电位器放置在静止空气中的允许值。当电位器需要安装在靠近发热元件如功率晶体管、变压器、大功率电阻等或邻近另一电位器时,应当减少允许耗散功率。

产品上和性能数据表上规定的额定功率适用于电位器作分压器用的情况。此时,耗散功率可认为是沿整个电阻元件均匀分布的。而当电位器作变阻器或两引出端连接方式应用时,对应动触点某一给定的调节位置,只有一部分电阻元件是消耗功率的,而且流过电阻元件的电流全部流过动触点电路,而动触点和电阻元件之间的压力接触点并不总是能够承受像电阻元件单独承受的那样大的电流。分压器式接法的额定功率是假定动触点电流可忽略不计的,因此对于变阻器式接法,必须限制其动触点电流的最大允许值Im=式中P为最大耗散功率;RT为总 电阻值。采用这个最大电流极限值,即可保证电位器的最大功率不被超过。各种类型电位器的额定功率范围如表5。

电位器额定功率

9、同步误差

定义为多联电位器的每一联电阻体在指定位置输出电压与输入电压比值之间的差异程度,按IEC规定,同步误差为任意电位器衰减分贝数与基准联电位器衰减 分贝数之差来表示。在通常使 用状态下,各联电位器输入电压相同测量同步误差时,一般加在1,3引出端 之间的电压是直流电压(2~15V),测试线路如图7。同步误差是考核多联电位器的关键指标,该参数直接影响到整机的使用效果,但要精确控制很难。影响同步误差的因素很多,主要有:

电位器同步误差

 

由同步误差定义式可看出,同步误差与电阻变化规律(电压变化规律)有关,而与总阻值的大小无关,即总阻值不同而阻值变化规律相同的多联电位器,同样可达到同步性良好。但由于膜层厚度不均匀或导电粒子分布不均匀,造成在同一行程位置,不同联电位器衰减不同,同步误差不良。各联电位器的动触点与电阻体接触处的机械错位也是影响同步误差的重要原因,相关零件配合公差不当,装配工艺不当都有可能造成同步误差增大。

电位器作音量控制用时,一般要求在-40~0dB范围内,同步误差为±3dB。电位器作音调,平衡控制用时,一般要求在电气行程的50%处,同步误差为±3dB。3110 电阻变化规律。

10、电阻变化规律

定义为电位器输出电压(V122或V223)与输入电压(V123)的比值与动触点所处机械位置(对于旋转电位器是指转角)之间的关系。通用电位器的电阻规律有(见图8):

电位器电阻规律曲线

a.直线规律:规律A

b.对数规律:规律B

c.反转对数规律:规律C

d.超对数规律:规律Z

电位器制造厂也可根据整机厂特殊要求设计制作其他电阻变化规律的电位器。

11、耐久性

(1)机械耐久性(耐磨寿命)

在规定的试验条件下,使电位器性能的降低程度保持在技术规范允许范围内时,电位器驱动机构得到的运转周数(动触点沿电阻元件工作道往返运行一次为一周)。各种类 型电位器的耐磨寿命的典型值如表6。

电位器耐磨寿命

(2)电气耐久性在规定的负荷和动触点不运动的试验条件下,电位器能连续正常工作而其性能保持在技术规范允许范围内的时间。按IEC规定,电位器的电气耐久性为1000h。

12、绝缘电压

定义为在连续正常工作的条件下,可以施加在电位器引出端和其外部导体之间的最大峰值电压。对于多联电位器来说,应在每一联引出端和其他各联的引出端之间进行测量。在正常气压下绝缘电压值应不小于电阻体极限电压的1142倍。

13、电阻体极限电压 定义为可以施加在电位器电阻体两端之间的最大直流电压值或交流有效电压值。采用交流有效值时,电压峰值不得超过有效值的1142倍。电阻体极限电压通常为20~250V, 对于具体产品,其电阻体极限电压在产品标准中给出。3114 耐电压 定义为加在电位器引出端和其外部导体之间;多联电位器应在每一联的引出端和其他各联的引出端之间;带开关电位器的开关引出 端与电位器引出端和其外部导体之间的交流 电压(频率为40~60Hz)施加1min,不应发生损伤、火花、绝缘破坏。可将各引出端一起 连接起来进行测量。耐电压通常为交流100~1000V,对于具体产品,其耐电压在产品标准 中给出。

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