分壓器是一種無源線性電路，用于產生小于或等于輸入電壓的電壓。它是由高壓臂和低壓臂組成的轉換裝置。被測高壓作用于器件，輸出電壓從低壓臂得到。高低壓臂的元件通常是電阻和電容。相應的器件稱為電阻分壓器、電容分壓器和阻容分壓器。分壓器是電子產品中最基本的電路之一。

圖 1：簡單的分壓器電路

1 分壓器概述

1.1 分壓器結構

分壓器是現場測量的專用儀器，測量直流高壓和交流高壓。分壓器采用平衡等電位屏蔽結構，機身內部采用優質電子元器件。使其具有測試準確、線性好、性能穩定、結構合理、攜帶方便、操作簡單、顯示直觀等特點。

1.2 分壓電路

電壓通常包含兩個重要術語：電動勢（EMF）和電位差（PD）。當某物提供電壓時，例如電池，由于電動勢，它提供了沿電路拉動電子所需的力。當一個元件消耗電路中的電壓時，其上的電壓降量稱為電位差。一些關于電壓的規則可以幫助電路設計，包括：

1） 串聯電壓累積。

2）并聯電壓始終相同。

3） 元件中的 PD 與其電阻成正比。

4） 極性是決定性的。

5） 電路周圍的總 EMF 等于 PD 的總和。

串聯電壓總是累積的規則會影響 EMF 和 PD。如果電池串聯，它們的電壓會加起來。如果有串聯元件，則可以應用此規則，其組合 PD 為輸出電壓。雖然很容易識別電位差，但請務必密切注意電源的極性。因為電池反向減去組合電壓。

圖 2：一系列電壓相加的示例

并聯電壓始終相同。這就是為什么將不同電壓的電池并聯不是一個好主意的原因之一。例如，當兩個不同電壓的電池并聯時，電壓較大的電池會嘗試給較小的電池充電，這可能會損壞它。

圖 3：并聯電壓電路示例

我們知道串聯電壓相加，并聯電壓相同。還有一些問題。串聯電路中元件之間的電壓如何分離？什么決定了每個組件的電壓？分壓（稱為電位差）由元件電阻與串聯電路電阻之比決定。這與電壓規則直接相關：

元件上的 PD 值與其電阻成正比。

基本上，這意味著組件的電阻越大（與串聯電路相比），其電位差就越大。實際上，組件上的電壓等于

考慮經典的分壓器電路時，公式通常寫成

以下是典型的分壓器電路，從 5V 電源得到大約

3.3V微控制器，例如粒子光子。）

圖 4：經典分壓器電路示例

當向電路施加電壓 （EMF） 時，串聯元件上所有電位差的總和將等于 EMF。例如，電池提供的電壓將在串聯的組件之間進行分壓，所有這些分壓的總和將等于電池的電壓。

圖 5：串聯電壓電路

2 種分壓器

1） 根據應用

a） 實驗室用

b） 電力系統用

2） 根據測量電壓

a） 交流分壓器

有電阻式和電容式兩種。電阻型由適合測量低頻交流電壓的無感電阻元件組成。電容式由電容元件組成。基本不耗電，可用于更高電壓的測量。測量電壓范圍從數千伏到數百萬伏。所以它的應用范圍很廣。

b） 脈沖分壓器

脈沖電壓是一種變化快、諧波分量多的非周期性脈沖電壓。為了準確測量其波形和幅度，要求脈沖分頻器具有良好的響應特性。有三種類型：電阻式、電容式和阻容式。

c） 直流分壓器

它由兩個（組）電阻元件組成，通常用一個高阻抗電壓表來測量低壓臂上的電壓。

3） 按分壓器原理

a） 電容

分壓器 用于測量脈沖電壓的電容分壓器可分為兩種。一個分壓器的高壓臂由多個高壓電容堆疊而成，而另一個分壓器的高壓臂只有一個電容。

前者的分壓器多是裝配有絕緣外殼的油紙絕緣脈沖電容器，要求這種電容器的電感比較小，能承受短路放電。高壓油紙電容器由多個元件串聯和并聯組裝而成。每個元件不僅有電容，而且有串聯的固有電感和接觸電阻，以及并聯的絕緣電阻。當然，每個組件都有對地的雜散電容。這種分壓器應該看成是分布參數，所以稱為分布電容分壓器。

分布式電容分壓器由多個脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒有波形誤差。至于幅度誤差，用標準分壓器校準后可以完全消除。但在測量陡波時，由于電容分壓器的電容遠大于分壓器屏蔽環的雜散電容，因此響應時間也長得多。所以在測量陡波方面，電容分壓器的響應特性不如屏蔽電阻分壓器。單電容分壓器不消耗能量，不存在發熱問題。對于測量具有較長波前和半峰值時間的波，電容分壓器優于電阻分壓器。此外，

集中式電容分壓器的高壓臂可以使用充有壓縮氣體的標準電容。這種電容的電容值非常準確穩定，介電損耗小。由于是屏蔽的，電容值不受周圍物體的影響。在工頻測量中，它的使用非常普遍。但是，當它用作沖擊電容分壓器時，會出現一些問題。即疊加高頻振蕩。

b） 電阻分壓器

其內阻為純電阻，具有結構簡單、使用方便、穩定性好等特點。其在測量瞬態脈沖電壓時產生的誤差與電阻值與雜散電容的乘積有關對地，因此應盡量減小對地雜散電容的大小和影響，電阻分壓器應降低電感。

c） 阻容分壓器

阻容分壓器按連接方式可分為串聯式分壓器和并聯式分壓器。

阻容串聯分壓器也稱為阻尼電容分壓器。最近，高壓分壓器就屬于這種類型。它克服了電容電路的殘余電感和防止分壓器振蕩，具有優良的性能。根據附加阻尼的不同，RC串聯分壓器可分為高阻尼分壓器和低阻尼分壓器兩種。高阻尼電容分壓器不能用作脈沖電壓發生器的負載（調波）電容。它僅用作測量電壓的轉換裝置。低阻尼電容分壓器的串聯阻尼電阻很小，它的接法不會使測試電路難以產生標準波。它也可以用作負載電容器，是一種通用的分壓器。從易用性來看，它比高阻尼電容分壓器更有優勢。從響應特性來看，它不如高阻尼電容分壓器，因為它還包含振蕩。

從理論上講，當電壓快速變化時，分壓比主要由電容決定；當變化緩慢時，由阻力決定。器件電阻絲正負極緊緊纏繞在瓷管上，并與各電容器并聯。實踐證明，選擇的阻值不能太小，否則會影響發電機的輸出負載，所以一般選擇比較大的。但是，效果很小。它類似于沒有電阻的純電容分壓器。

3 分壓器特性

3.1 分壓器基礎

1） 分壓器采用高精度電阻電容組件，特殊工藝灌封，干式密封，不存在漏油問題。

2）高輸入阻抗：降低測試電流，功耗小，產品小巧輕便，性能穩定，測量精度高。

3）分壓器、多值千伏表及專用電纜均置于鋁合金箱內，安全可靠，便于攜帶和運輸。

4）多值千伏表可直接讀取直流平均值、交流峰值、有效值、峰值等電壓值。

5）150KV以上采用有機復合絕緣護套，增加了表面爬電距離，大大降低了產品高度。因此該設備使用和攜帶更加方便。

3.2 分壓電路的兩大要點

（1） 輸入端

需要分析輸入信號電壓是從哪里輸入到分壓電路的，具體的輸入電流回路是什么。電路分析中電流環的確定方法如下：從信號電壓的輸入端開始，跟隨至少兩個元件（不一定是電阻）到地。

（2） 輸出端

分壓電路輸出的信號電壓必須送到下一級電路。理論上，下一級電路的輸入為輸出端。但是，有時很難分析下一級電路的輸入端。所以可以用更簡單的方法來分析：找到分壓電路中的所有元件，從地線到上端進行分析，然后找到某個元件與其他電路連接。該連接點是分壓電路的輸出端，也是分壓電路的輸出電壓。

在分析分壓器電路的過程中，往往需要弄清楚輸出電壓的大小。

輸出電壓的計算方法：Uo=R2/R1+R2·Ui

其中Ui是輸入電壓，Uo是輸出電壓。

輸出電壓小于輸入電壓，因為分壓電路衰減了輸入信號電壓。即改變Rl或R2電阻的大小可以改變輸出電壓Uo。

3.3 常用分壓器特性

電阻分壓器

（1） 用溫度系數小的康銅線或溫度系數小、電阻高的卡馬線繞制時，其溫度穩定性高，工作時的長期穩定性也高。

（2）采用壓阻式分壓器結構，其響應特性可能比較高。

電容分壓器

（1）分布式電容分壓器由多個脈沖電容堆疊而成，只有幅度誤差，沒有波形誤差。

（2）集中式電容分壓器的高壓臂可以使用充有壓縮氣體的標準電容。這種電容的電容值非常準確穩定，介電損耗小。由于是屏蔽的，電容值不受周圍環境的影響。

阻容分壓器

高阻尼電容分壓器不能用作脈沖電壓發生器的負載（調波）電容。它僅用作測量電壓的轉換裝置。低阻尼電容分壓器的串聯阻尼電阻很小，它的接入不會使測試電路難以產生標準波。它也可以用作負載電容器，它是一種通用的分壓器。

3.4 分壓器公式

如何計算分壓器？在串聯電路中，電壓分布與電阻的大小成正比，即電阻越大，電壓分布越大；反之，電阻越小，分布的電壓越小。分壓器產生的輸出電壓 （Vout） 是其輸入電壓 （Vin） 的一小部分。

在串聯電路中，導體兩端的電壓與其電阻成正比。

由 I1=I2，U1/R1=U2/R2 是

在給定輸入（或源）電壓和電阻值的情況下，使用 Apogee 的分壓器計算器有助于確定分壓器電路的輸出電壓。只需輸入幾個值，此工具將立即為您顯示圖解結果。

圖 6. 分壓器電流

4 分壓器規則

使用和測試分壓器時，應注意以下規則：

1） 測試部位不得有雜物，以免影響測量精度。

2） 地線必須連接牢固，以保證安全的操作距離。

3）試驗后，必須完全放電。

4） 嚴禁使用超額定電壓。

5） 確保設備表面清潔并存放在陰涼、干燥的地方。

5 分壓電位器

電位器是一種壓敏電阻，可用于創建可調分壓器。它的絕對電阻值不會影響輸出電壓，輸出電壓與輸入電壓成正比。常用的電位器電阻精度和溫度系數較差。但是，只要電位器的阻值均勻，電壓就會被平均分壓。假設滑塊連接到高阻抗電路，滑塊的接觸電阻不會影響輸出電壓。滑動片接觸電阻是滑動片接觸點的值。

當電位器作為可變電阻器時，其阻值精度和溫度系數都會影響電路。滑塊的接觸電阻會影響電路的電阻，滑塊的接觸電阻會隨著位置、溫度、振動和時間的變化而變化。

6分壓器和變壓器的主要區別

1）變壓器通過磁通量的變化產生感應電動勢來改變交流電壓。電容分壓器在充放電過程中通過容抗改變交流電壓。

2）變壓器可升壓或降壓；電容分壓器無法升壓。

3）理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化；而分壓器的輸入功率在空載時不變。

4）理想變壓器工作時，通過鐵芯的磁通量是恒定的。線圈兩端的電壓遵循法拉第電磁感應定律，此外，分壓器工作時，其回路電流是一個恒定值。

審核編輯：郭婷