Элементная база ЭС. Определение элементной базы, страница 6

Рабочее напряжение – это номинальное напряжение с коэффициентом запаса.

Пробивное напряжение – минимальное напряжение, при котором происходит пробой.

Испытательное напряжение – характеризует электрическую прочность при перенапряжениях, рассчитывается. Оно в несколько раз больше номинального, но элементы выдерживают его кратковременно (в течение нескольких секунд).

Приведенное напряжение – составляет сумму максимального и постоянного напряжений. Под таким напряжением оказывается конденсатор в разделительных цепях, трансформаторы.

Помимо основных электрических характеристик, на поведение РЭЭ влияют неучтенные свойства, зависящие от особенностей конструкции. Описываются группой дополнительных параметров, часть из которых, характеризующих потери, называют паразитными.

Влияние на свойства проводников некоторых физических

параметров.

Рассмотрим сначала влияние на свойства РЭЭ хорошо известного из курса физики поверхностного эффекта (sкin-эффекта). Сущность эффекта состоит в том, что протекающий по проводнику переменный ток вызывает появление переменного магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает протекание по проводнику встречного тока самоиндукции, плотность его максимальна на оси проводника. Естественно это препятствует протеканию основногоьтока. Фактически происходит перераспределение плотности тока – ток вытесняется к поверхности проводника. Для удобства расчетов вводят понятие глубина проникновения тока х_э. За х_э принимают глубину, на которой плотность тока уменьшается в е (2.7818) раз. Глубина проникновения зависит от частоты f  и удельного сопротивления материала проводника r.

, мм.

То есть на высоких частотах в электропроводности участвует лишь небольшая часть сечения проводника. Это приводит к увеличению активного сопротивления проводника переменному току по сравнению с сопротивлением постоянному току. Более того, если высота микронеровностей обработки близка или меньше х_э, сопротивление резко возрастет. Поэтому, например, качество обработки элементов СВЧ – высокое (полирование). Для некоторых устройств используют хорошотокопроводящие серебряные покрытия.

Потери в реактивных элементах.

Понятие о паразитных параметрах.

Потери на реактивных элементах (L, C) связаны с потерями на активном сопротивлении проводников и потерями в диэлектриках (обычно это потери переполяризации). Рассмотрим эквивалентную схему конденсатора, учитывающую эти потери. Такая схема может быть преобразована к видам а или б.

 

Так как обычно потери R_диэл. больше R_обкл., то удобнее схема а). Так как ток в конденсаторе отстает от напряжения U_c  и тока в резисторе на p/2, то векторная диаграмма для а) имеет вид:

 

Мощность потерь , так как.

Это удобно, так как tgd определяется только материалом диэлектрика и не зависит от других конструктивных факторов.

;                .

Часто для оценки потерь (качества) используют понятие добротность  (Q).  . Добротность может быть определена как отношение реактивного и активного сопротивлений и характеризует отношение запасаемой энергии к теряемой (за одинаковое время).

.

 для катушек индуктивности.

Как уже отмечалось выше, ЭРЭ могут характеризоваться паразитными параметрами. Для резистора ими будут индуктивность (ТПЭ, выводов) и емкость, для конденсатора – индуктивность (выводов и обкладок), для катушек – емкость (связана с близким расположением витков), потери на проводах и выводах, на изоляции проводов.

Стандартизация.

Нужна для того, чтобы

1.  Снизить расходы

2.  Элементы были взаимозаменяемы (опять же чтобы снизить расходы).

Но система имеет и свои минусы. Так как система стандартизована, значит – ограничена рамками стандарта, а значит неповоротлива, инерционна, в ней сложно что-либо изменить, а это сильно ограничивает возможности.

Пусть, например, резистор должен рассеивать 1.5Вт, но по стандарту можно поставить только на 2Вт, отсюда увеличение размеров, лишних потерь, лишней площади.

Качественная стандартизация заставляет развиваться, но всегда ограничивает возможности.