НИЗКОИНДУКТИВНЫЙ ШУНТ
LOW-INDUCTANCE SHUNT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к электроизмерительной технике, более конкретно к низкоиндуктивным шунтам, предназначенным для измерения импульсных токов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны низкоиндуктивные шунты, которые, для уменьшения собственной индуктивности, выполнены по коаксиальному типу (см., например, патент США №5420504). Шунты этого типа содержат первый токовый вывод, закрепленный на первом торце внешнего токопроводящего цилиндра, внутри которого концентрично расположен внутренний токопроводящий цилиндр, на торце которого, выступающего за границы первого торца внешнего токопроводящего цилиндра, жестко закреплен второй токовый вывод, противоположные торцы внешнего и внутреннего токопроводящих цилиндров расположены компланарно и электрически соединены с помощью токопроводящей шайбы, один из измерительных проводов одним своим концом жестко присоединен к внешней поверхности внешнего токопроводящего цилиндра, а другим - с входом измерительного блока, другой измерительный провод жестко присоединен к внутренней поверхности внутреннего токопроводящего цилиндра и через внутреннюю полость, и торец внутреннего токопроводящего цилиндра соединен с измерительным блоком.
Известен без индуктивный шунт, содержащий коаксиально расположенные и по боковым поверхностям электрически изолированные друг от друга цилиндрический резистивный элемент и медный полый цилиндр, к верхнему концу которого прикреплены два токовых вывода, изолированные друг от друга диэлектрической шайбой;
нижние торцы медного полого цилиндра и резистивного элемента упираются в шайбу из электропроводящего материала, и два потенциальных провода, которые жестко прикреплены к торцам внутренней боковой поверхности цилиндрического резистивного элемента;
медный полый цилиндр выполнен в виде шпильки с гайками на ее концах и установлен внутри цилиндрического резистивного элемента, который жестко установлен внутри цилиндрического стакана, заполненного смесью твердых насыщенных углеводородов, а два потенциальных провода через отверстия в боковой стенке медного полого цилиндра проходят во внутреннюю полость последнего и по продольной оси медного полого цилиндра через его верхний торец выходят наружу(патент РФ на изобретение №2394294).
Недостаток этого устройства состоит в сложности изготовления цилиндрического резистивного элемента; при необходимости изменения номинала требуется разработка и изготовление нового резистивного элемента.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в улучшении технологичности изготовления и улучшение качества измерительного сигнала.
Технический результат состоит в упрощении технологии изготовления и улучшении качества измеряемого сигнала.
Указанная задача решена благодаря тому, что предлагаемый низкоиндуктивный шунт, содержит в себе:
пластину (3),
высокочастотный разъем (4), установленный на пластине (3), имеющий центральный контакт,
кольцевой лепесток (5), имеющий центральное отверстие,
резистивный элемент, расположенный между пластиной (3) и лепестком (5),
содержащий в себе
печатную плату (1), имеющую контактное отверстие (8), расположенное в центре, и электрически соединенные между собой контактные отверстия (9), расположенные на расстоянии от центра печатной платы (1),
прецизионные резисторы (2), имеющие первый конец, электрически соединенный с упомянутым контактным отверстием (8), расположенным в центре печатной платы (1), и второй конец, электрически соединенный с упомянутыми контактными отверстиями (9), расположенными на расстоянии от центра печатной платы (1),
штырьевой токовод (6), имеющий первый конец, электрически соединенный с центральным контактом разъема (4), второй конец, проходящий сквозь центральное отверстие лепестка (5), и среднюю часть, проходящую сквозь упомянутое контактное отверстие (8), расположенное в центре печатной платы (1), и электрически соединенную с ним,
тоководы (7), имеющие первые концы, электрически соединенные с пластиной (3), вторые концы, электрически соединенные с лепестком (5), и средние части, проходящие сквозь упомянутые контактные отверстия (9), расположенные на расстоянии от центра печатной платы (1), и электрически соединенные с ними.
Как будет понятно специалисту, задача изобретения в части улучшения технологичности в изготовлении решается преимущественно за счет того, что в качестве резистивного элемента применяется печатная плата с установленными на ней стандартными покупными прецизионными резисторами. Печатная плата с нужным сопротивлением элементов легко изготавливается, а также легко изменить его номинал. При необходимости изменить номинал сопротивления шунта, нужно просто установить на печатную плату резисторы другого номинала. Резисторы устанавливаются методом поверхностного монтажа, что существенно ускоряет процесс производства.
Выполнение устройства по коаксиальной схеме, центральное расположение первого проводника и расположение группы периферических проводников с размещением резисторов радиально между периферическими и центральным проводниками, обеспечивает коаксиальный путь возврата тока, что уменьшает индуктивность шунта, а размещение высокочастотного коаксиального разъема непосредственно на пластине, с которой соединены проводники, позволяет сократить длину проводников, что повышает качество сигнала.
В частных воплощениях вышеописанного изобретения:
- пластина (3) выполнена из металла,
- пластина (3) представляет собой печатную плату,
- лепесток (5) выполнен из металла,
- лепесток (5) представляет собой печатную плату,
- резисторы (2) могут быть установлены радиально на одинаковом расстоянии друг от друга,
- тоководы (7) электрически соединены с отверстиями (9) посредством пайки,
- токовод (6) электрически соединен с отверстием (8) посредством пайки,
- прецизионные резисторы установлены с обеих сторон платы (1),
- токовод (6) и тоководы (7) выполнены из литцендрата,
- по внешней поверхности тоководов (7) проходит, токопроводящий экран, электрически соединенный с ними,
- токопроводящий экран соединен с тоководами (7) посредством пайки,
- тоководы в промежутке между пластиной (3) и платой (1) дополнительно пропущены, соединяясь с ними, например, методом пайки, через контактные отверстия одной или нескольких кольцевых печатных плат.
Конструкция предлагаемого шунта поясняется рисунками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображен низкоиндуктивный шунт.
На фиг. 2 изображена печатная плата с установленными на ней прецизионными резисторами.
На фиг. 3 изображен низкоиндуктивный шунт, котором по внешней поверхности радиально расположенных тоководов проходит, соединяясь с ними, например, методом пайки, токопроводящий экран.
На фиг. 4 изображен низкоиндуктивный шунт, в котором тоководы в промежутке между пластиной и платой дополнительно пропущены, соединяясь с ними, например, методом пайки, через контактные отверстия n кольцевых печатных плат.
На фиг. 5 изображена осциллограмма сигнала, полученного с помощью низкоиндуктивного шунта.
На фиг. 6 изображена осциллограмма сигнала, полученного с помощью стандартного шунта серии CSM производства Vishay.
Позициями обозначены следующие элементы:
1 - печатная плата,
2 - прецизионные резисторы,
3 - пластина,
4 - высокочастотный разъем,
5 - кольцевой лепесток,
6 - штырьевой токовод,
7 - тоководы,
8 - центральное контактное отверстие,
9 - периферийные контактные отверстия.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Низкоиндуктивный шунт содержит печатную плату 1 с радиально установленными на ней прецизионными резисторами 2, металлическую пластину 3 с установленным на ней высокочастотным разъемом 4, кольцевой лепесток 5, штырьевой токовод 6 и радиально расположенные тоководы 7. Печатная плата 1 содержит центральное контактное отверстие 8 и периферийные контактные отверстия 9.
Направление силового измеряемого тока показано стрелками. Ток протекает по цепи штырьевой токовод 6, центральное контактное отверстие 8, резистивный элемент, состоящий из прецизионных резисторов 2, периферийные контактные отверстия 9, радиально расположенные тоководы 7, кольцевой лепесток 5. За счет коаксиального пути возврата тока минимизируется контур, что приводит к уменьшению индуктивности шунта. Измерительный сигнал снимается непосредственно с резистивного элемента с помощью высокочастотного разъема 4.
Для определения качества сигнала, обеспечиваемого низкоиндуктивным шунтом в соответствии с изобретением, сравнивали осцилограммы сигнала, полученного с помощью изкоиндуктивного шунта (фиг. 5), и осцилограмму сигнала, полученного с помощью стандартного шунта серии CSM производства Vishay (фиг. 6). По осциллограммам видно, что качество сигнала, полученного с использованием низкоиндуктивного шунта выше - в данном сигнале амплитуда высокочастотных колебаний, определяемых паразитными параметрами изделия существенно ниже.