分流器
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分流器（英语：shunt）是在电路中用来提供低阻抗路径的元件。常见的用途是将电流从系统或电子零件中导出，让系统或零件不会过电流。若分流器是使用电阻元件（分流电阻，shunt电阻），根据欧姆定律，分流电阻两端的电压和其电流成正比，因此可以作为电流量测用。
分流器常用在电力系统、电子量测系统、汽车以及船舶应用中。
损坏设备的旁路元件
[编辑]考虑各个灯泡串联的微型圣诞灯，若其中一个灯泡烧断了，其他的灯泡都无法流通电路，电压会跨在此灯泡的两端。若圣诞灯中将灯泡分为几段串联的灯泡组，每一段灯泡组都分别和分流电阻并联，若灯泡烧断了，电流仍可以由分流电阻通过，让其他部分的灯泡可以点亮。
避雷器
[编辑]内部填充气体的气体放电器也可以做为分流器，常用在避雷器中。避雷器一端连接天线，另一端连接接地，其中会填充氖气或是其他高崩溃电压的稀有气体，一般情形下电流不会流经避雷器。但闪电（多半是从电波塔的天线接收到）的高电压会让气体放电器中产生电弧，使大量的电流经由避雷器流到接地，以保护收发器以及其他的设备。
电气噪声的旁路
[编辑]电路中的电容器也常作为分流器，让高频的噪声可以经电容器流到接地，不会流到负载或是扩散到电路中其他的元件。
应用在电子滤波电路中
[编辑]“分流”（shunt）一词也用在电子滤波器或是其他使用梯形网络（Ladder network）的电路中，是指连接在信号端和接地端之间的零件。和分流零件相对的，就是在串联在信号线上的零件。更通用的来说，“分流”（shunt）也可以指彼此并联的零件。例如，分流m衍生半区（shunt m-derived half section）是阻抗匹配滤波器设计法中，常用的滤波器区块[1]。
用二极管当分流
[编辑]若元件容易被信号或是电源的负电压所破坏，可以用二极管来保护这类电路。二极管若和电路串联，可以避免负电流，但若和电联并联，就可以分流负相的电源，让保险丝或是其他限电流装置导通。
所有半导体的二极管都有阈值电压，一般会在0.5 V到1 V之间，若在顺向通过大量电流，电压一定会超过阈值电压。二个反向并联的二极管分别让二个方向的电流可以导通，但会将电压限制在阈值电压以内，避免其零件过负载。
电路保护用的分流器
[编辑]若有些电路的失效模式和电源过电压有关，而电源有可能会过电压，可以用撬棍电路来保护电路避免过电压。若撬棍电路侦测到过电压，会在电源端以及回流端之间短路，因此会造成电压的突降（因此可保护电路），另外会在短路路径产生大电流，触发其他电流敏感的装置（例如保险丝或是断路器）。此电路称为“撬棍电路”的原因是因为其效果类似将铁撬掉到裸露的电力母线，使其和其他电路短路，造成电压突降一样。
接战短路
[编辑]战舰会在要接战时，在关键设备的保险丝上安装接战短路。此时不适合移除设备的电源，因此接战短路会关闭过电流保护机能[来源请求]。
电流量测上的应用
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电流量测shunt电阻是用来量测电流较大，丕适合直接用电流表量测的电路。此时会使用阻值很小，但其阻值己知，且很精确的电阻器，再用电压表与其并联，基本上所有的电流会流经电阻器（假设电压表的内阻够大，流经电压表的电流比例很少，基本上可以省略）。电阻器的阻值要大到让电阻器两端的电压降够大可以量测，但又不要大到破坏电路原有功能的程度。电阻器两端的电压和流经的电流成正比，因此可以用其电压等比例换算成电流[2][3]。
shunt电阻的规格是以其最大电流以及其最大电流下的电压降为准。例如，500 A，75 mV的shunt电阻，其阻值会是150 微欧姆，最大允许500安培流经shunt电阻，对应的电压降是75毫伏特。按照惯例，shunt电阻会设计成在甚额定电流下，电压降会是50 mV、75 mV或是100 mV，而大部分的电流表会包括一个shunt电阻以及电压表，额定电流下的shunt电阻电压降分别是50 mV、75 mV及100 mV。所有的shunt电阻会有连续使用（超过二分钟）的降额定系数，最常见的是66%，因此上例中的shunt电阻应该使用在电流330 A（对应电压降50 mV）以下的应用。
降额定限制的原因是因为温昇的考量，温度过高时会让shunt电阻无法正常工作。例如常见的shunt电阻材料锰铜，在80 °C时开始会有热漂移（thermal drift）的问题，到120 °C 时，热漂移会成为明显的问题，依shunt电阻的设计不同，误差值可能会到几个百分比的程度。140 °C时，锰铜合金会因为内部的退火效应造成其阻值永久性的偏差[来源请求]。
若直接用shunt电阻量测电流，shunt电阻上的高电位也会在量测电路上出现[2]。有时会将shunt电阻放在要接到接地端的回路路径上，以避免此问题。其他shunt电阻的替代方案不会直接用电压表连接高压电路，因此可以有绝缘的效果，这类的元件像是霍尔效应（Hall effect）电流感测器以及电流传感器。shunt电阻的优点是价格霍尔效应元件便宜，精度也比较好。
Thomas型的双锰铜壁shunt电阻，以及MI型（改良版的Thomas型设计）曾是国家标准技术研究所以及其他标准实验室用来作为欧姆的法定参考标准，直到1990年代被量子霍尔效应取代为止。Thomas型shunt电阻仍是非常精准电流量测的第二标准,因为量子霍尔效应相当的耗时间。这类shunt电阻的精度是及每一年电阻值飘移的ppm来计算，飘移值也有可能到ppm以下[4]。
若电路一端接地，电流量测可以在其接地端量测，也可以在其非接地端量测。非接地端的shunt电阻对接地点可能有很高的电位
，因此在电路中需将量测设备或量测电路对接地点隔离，或是用电阻式分压器或是隔离放大器连接高电位的shunt电阻，以及较低电位上的量测电路。在接地端量测的shunt电阻不会侦测到漏电流，但其优点是没有非接地端量测的高电位问题。不过在接地路径上有较大的负载，会对控制电路造成其他的问题，或是产生不希望出现的辐射噪声
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接地端shunt电阻量测可以消除共模电压，不过有其他问题 -
非接地端shunt电阻量测不会造成控制电路问题以及辐射噪声，但有共模电压 -
隔离放大器可以克服接地端shunt电阻量测以及非接地端shunt电阻量测的问题
相关条目
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Matthaei, Young, Jones Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures, p66, McGraw-Hill 1964
- ^ 2.0 2.1 Manual of Electric Instruments, General Electric, 1949, pages 8–9
- ^ Terrell Croft, American Electricians' Handbook, McGraw-Hill, 1948 p. 70
- ^ R. Dziuba; N. B. Belecki; J. F. Mayo-Wells. Stability of Double-Walled Manganin Resistors (PDF). Davide R. Lide (编). A Century of Excellence in Measurements, Standards, and Technology: A Chronicle of Selected NBS/ NIST Publications 1901–2000. 2001: 63–65 [2024-02-06]. CiteSeerX 10.1.1.208.9878
. doi:10.6028/NIST.SP.958. NIST SP 958. （原始内容存档于2024-06-16）. Ten of them served solely as the U.S. standard of resistance from 1939 until they were supplanted by the quantized Hall effect (QHE) in 1990.
