[發(fā)明專利]一種直流偏壓下的電容測試電路及測試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410234210.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN104020357B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王世山;王文濤;周峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流偏壓下的電容測試電路及測試方法，屬于電子測試電路的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，適用于電力電子應(yīng)用環(huán)境下的平面型、柔性PCB結(jié)構(gòu)型和母線型等集成EMI濾波器已經(jīng)得到廣泛的研究。在集成型EMI濾波器中，電容是一個(gè)重要組成部分，高介電常數(shù)材料是制作此類電容的基礎(chǔ)材料。在篩選的材料的過程中，需對(duì)材料進(jìn)行電力電子應(yīng)用環(huán)境下的電磁特性測試，其中包含電場下的性能測試，現(xiàn)有的測試方法有下面幾種：采用帶直流偏置電源的阻抗測試儀器(例如LCR阻抗測試儀器)進(jìn)行直接測量，該方法可用于低直流偏置下的小信號(hào)測試，但其直流偏置電壓通常不超過100V；串聯(lián)電橋測試法，可進(jìn)行直流偏置下的小信號(hào)測試，測試頻率較低(50Hz～10kHz)，且電容充電電流會(huì)對(duì)儀器產(chǎn)生沖擊，儀器壽命較低；一種利用電容充放電過程的電流電壓波形進(jìn)行計(jì)算的RCD緩沖電路法，這種方法可進(jìn)行數(shù)kV的大信號(hào)測試，但工作頻率只有幾赫茲，且測試波形為三角波，不能準(zhǔn)確描述正弦波下的特征。由此，現(xiàn)有的直流偏置下的電容測試電路存在局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直流偏壓下的電容測試電路及測試方法，該電路配合阻抗測試儀，可以測試電容器在寬直流偏壓范圍與寬頻率范圍內(nèi)的阻抗特性。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種直流偏壓下的電容測試電路，包括：直流穩(wěn)壓電源、電感、切換開關(guān)、第一電容和第二電容、阻抗測試儀、雙向切換開關(guān)，其中所述直流穩(wěn)壓電源和電感串聯(lián)后通過切換開關(guān)與待測電容連接；所述第一電容的一端連接于待測電容的一端，第一電容的另一端連接雙向切換開關(guān)的輸入端子；所述雙向切換開關(guān)的一個(gè)輸出端子連接阻抗測試儀，雙向切換開關(guān)的另一個(gè)輸出端子和阻抗測試儀均連接第二電容的一端；所述第二電容的另一端連接待測電容；通過所述切換開關(guān)控制電路進(jìn)行充電或放電，再利用雙向切換開關(guān)切換阻抗測試儀的工作狀態(tài)，測得阻抗測試儀的阻抗后計(jì)算得到待測電容的阻抗。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括用于分流和限制阻抗測試儀上電壓的電阻，所述電阻的一端連接于第一電容的另一端，電阻的另一端連接于第二電容的一端。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述切換開關(guān)為雙刀單投開關(guān)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述雙向切換開關(guān)為雙刀雙投開關(guān)。

一種基于上述直流偏壓下的電容測試電路的測試方法，包括以下步驟：

步驟(1)、將所述切換開關(guān)閉合，雙向切換開關(guān)連接第二電容的一端，利用直流穩(wěn)壓電源對(duì)電容充電至穩(wěn)定值；

步驟(2)、再將雙向切換開關(guān)連接至阻抗測試儀，切換至阻抗測試狀態(tài)；調(diào)節(jié)阻抗測試儀以獲得阻抗測試儀的阻抗，并結(jié)合所述第一電容和第二電容的阻抗計(jì)算得到待測電容的阻抗。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述步驟(2)中根據(jù)待測電容的自放電時(shí)間獲得待測電容的阻抗，具體為：

步驟(21)、當(dāng)待測電容的自放電時(shí)間大于設(shè)定值時(shí)，斷開切換開關(guān)，電路中的電容進(jìn)入自放電狀態(tài)；在電路中的電容自放電狀態(tài)下計(jì)算獲得待測電容的阻抗；

步驟(22)、當(dāng)待測電容的自放電時(shí)間小于設(shè)定值時(shí)，切換開關(guān)仍閉合，電路中電容的電壓為穩(wěn)定狀態(tài)；在電路中電容的電壓為穩(wěn)定狀態(tài)下計(jì)算獲得待測電容的阻抗。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的直流偏壓下的電容測試電路和測試方法，通過和配合阻抗測試儀，利用切換開關(guān)切斷直流電源和待測電容的連接，以及利用雙向切換開關(guān)切換電容充電過程和阻抗測試過程，使得電路可以測試電容器在寬直流偏壓范圍與寬頻率范圍內(nèi)的阻抗特性，進(jìn)而獲取其構(gòu)成材料在此條件下的特性，測試頻率更高；能有效限制直流穩(wěn)壓電源對(duì)測試精度的影響，測試得到的數(shù)值更為準(zhǔn)確，且消除了電容的充放電電流對(duì)阻抗測試儀的沖擊，不降低阻抗測試儀的壽命。可廣泛的運(yùn)用于電力電子應(yīng)用環(huán)境下的電容測試。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的直流偏壓下的電容測試電路的電路圖。

圖2為本發(fā)明中待測電容C_x自放電時(shí)間大于設(shè)定值的等效電路圖。

圖3為本發(fā)明中待測電容C_x自放電時(shí)間大于設(shè)定值的阻抗計(jì)算模型圖。

圖4為本發(fā)明中待測電容C_x自放電時(shí)間小于設(shè)定值的等效電路圖。

圖5為本發(fā)明中待測電容C_x自放電時(shí)間小于設(shè)定值的阻抗計(jì)算模型圖。

具體實(shí)施方式