基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置及使用过程的制作方法

专利2022-05-10  1



1.本发明应用于电容漏电流的检测领域,具体涉及基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置及使用过程,通过led灯的亮暗来判断电容漏电流是否符合工程项目的要求。摆脱了用电压表直接测量,不便于携带的缺点,提高了检测的可靠性,并且实现了多电容同时检测,大大简化了检测流程,提高了检测效率。


背景技术:

2.随着嵌入式集成电路的快速发展,人们对集成电路提出了越来越多的功能要求,而这些功能要求的实现同样离不开电容的性能。因此,集成电路的功能变的越来越多,电容的结构变的越来越复杂。但是问题也随之而来,电容漏电流的功能检验越来越繁琐。现有检验装置不仅体积较大、功能单一,而且检测过程繁琐冗长,检测效率低下,仅仅适用于实验室样品检验。因此,提出一种新型检测装置就变得十分必要了。


技术实现要素:

3.为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置及使用过程,解决了传统使用过程检测设备复杂、检测过程繁琐、检测时间长等问题。
4.基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置,包括电容充放电模块,电流转电压模块和电压比较模块,所述电容充放电模块包括电阻r1,电阻r2,钽电容c1,钽电容c2,钽电容c3,钽电容c4,钽电容c5,钽电容c6,钽电容c7,钽电容c8及开关s1,开关s2,开关s3,开关s4,开关s5,开关s6,开关s7,开关s8,开关s9,其中电阻r2与开关s1串联后与电阻r1并联,钽电容c1至钽电容c8与开关s1至s8分别并联后与电阻r1串联,电阻r1的一端连接 25v直流电压源,另一端连接8个并联的钽电容;
5.电容充放电模块中,两个充放电电阻并联且与八个并联的电容串联,同时,在每一个电容支路上都连有闭合开关,两电阻的另一端接 25v直流电源,电容的另一端接地,电流转电压模块采用max4173f集成芯片,其vcc接口和电阻r4串联后与直流电压源相连,gnd与地面相连,其rs

端接在直流电压源与电阻之间,rs 端与电阻的另一端相连,信号输出端vout和电阻r3串联后与电压比较模块的正向输入端in2 和反向输入端in1

相连,电压比较模块采用lm393电压比较器集成芯片,其电源输入端vcc与直流电压源相连,电压比较模块的正向输入端in2 和反向输入端in1

和电阻r3串联后与max7143f的信号输出端vout相连,lm393集成芯片的gnd接地,其信号输出端out1、out2与发光二极管正极连接,发光二极管负极接地。
6.进一步地,使用一个 25v的直流电压源给充放电模块、电流转电压max4173f芯片供电,lm393电压输入端使用 7.5v直流电压源供电,in1 使用 12.5v直流电压源供电。
7.进一步地,max7142f集成芯片的电源输入端串联的一个1kω的电阻,从而起到限制输入电流保护集成芯片的作用。
8.进一步地,电路采用双路电压比较器lm393集成芯片,采用双电源输入时,其电压输入端口的电压输入范围为
±
1v~
±
18v。
9.本发明提供基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置的使用过程,具体步骤如下:
10.步骤一,将 25v直流电压源接入电阻r1、r2、r4的一端, 12.5v直流电压源接入电阻r5的一端,以及 7.5v直流电压源接入r6的一端,并且接入上拉电阻r7、r8的一端产生上拉电压;
11.步骤二,将电流转电压模块与充放电模块通过p1、p2点连接;
12.步骤三,将电流转电压模块与电压比较模块通过p3点连接;
13.步骤四,所有开关全部闭合,进行充电状态,电流通过并联电阻r1,r2给8个电容同时充电,充电完成后同时断开s1至s8,然后断开s9;
14.步骤五,合上开关s1,进入电容c1放点状态,通过判断两个led灯的亮暗判断其漏电流的大小,若漏电流处于0~1.5μa时,led1亮,led2灭,若漏电流处于1.5μa~2.5μa时,led1和led2同时亮,若漏电流处于2.5μa~∞时,led1灭,led2亮;
15.步骤六,断开开关s1,和上开关s2,进入电容c2放电状态,通过判断两个led灯的亮暗判断其漏电流的大小,若漏电流处于0~1.5μa时,led1亮,led2灭,若漏电流处于1.5μa~2.5μa时,led1和led2同时亮,若漏电流处于2.5μa~∞时,led1灭,led2亮;
16.步骤七,重复步骤六,分别测出c3、c4、c5、c6、c7、c8的100μf钽电容漏电流。
17.本发明与现有技术相比,其显著优点在于:
18.解决了现有检验装置体积较大、携带不方便、效率低下、功能单一、可靠性低等问题,同时实现了通过闭合、断开开关实现漏电流检测,大大提高了检测效率,使得电容漏电流检验更加方便快捷,可以用于批量检测。为工业批量检测提供了新的方法。
附图说明
19.图1为本发明的电容充放电模块;
20.图2为本发明的电流转电压模块;
21.图3为本发明的电压比较模块;
22.图4为本发明的基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置电路图。
具体实施方式
23.为了加深对本发明的理解,下面结合附图对本发明的实施例做详细的说明。
24.须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.本发明解决方案为:包括电容充放电模块,电流转电压模块,电压比较模块。充电模块中,两个充放电电阻并联且与八个并联的电容串联。同时,在每一个电容支路上都连有闭合开关。两电阻的另一端接 25v直流电源,电容的另一端接地。电流转电压模块采用
max4173f集成芯片,其v
cc
接口和电阻r4串联后与 25v直流电压源相连,gnd与地面相连。其rs

端接在直流电压源与电阻之间,rs 端与电阻的另一端相连,信号输出端v
out
和电阻r3串联后与电压比较模块的正向输入端in2 和反向输入端in1‑
相连。电压比较模块采用lm393电压比较器集成芯片,其电源输入端v
cc
与直流电压源 7.5v相连。电压比较模块的正向输入端in2 和反向输入端in1‑
和电阻r3串联后与max7143f的信号输出端v
out
相连。lm393集成芯片的gnd接地,其信号输出端out1、out2与发光二极管正极连接,发光二极管负极接地。
26.该设计中,使用一个 25v的直流电压源给充放电模块、电流转电压max4173f芯片供电。lm393电压输入端使用 7.5v直流电压源供电。in1 使用 12.5v直流电压源供电。
27.在通电状态下,通过闭合开关s9使两个电阻并联减小总电阻增大电流来达到快速给电容充电。在放电状态下通过断开开关s9使得回路中电阻增大,从而增大电阻两端的电压,使得测量结果更加精准。
28.当所有电容充电完成后开关断开,然后单独闭合一个与电容连接的开关,单独测单个电容的漏电流。测试完成后断开刚刚检测的电容开关,之后闭合下一个电容的开关,检测该电容的漏电流。之后重复之前的操作。这样可以方便操作,同时测试多个电容漏电流。
29.max7142f集成芯片的电源输入端串联的一个1kω的电阻,从而起到限制输入电流保护集成芯片的作用。
30.电路采用双路电压比较器lm393集成芯片,采用双电源输入时,其电压输入端口的电压输入范围为
±
1v~
±
18v。本装置采用 7.5v直流电压连接到lm393的电压输入端。
31.max7143f芯片的信号输出端串联电阻后与lm393芯片的in1‑
和in2 相连。本实验校验的100μf的钽电容漏电流范围为0~1.5μa,1.5μa~2.5μa,2.5μa~∞。其原理为:max7143f芯片的放大功率为50,i
load
为放电时流过r1的电流,即输出电压vout=50*r1*i
load
。由此得出双路电压比较器的两个输入电压大小为 12.5v以及 7.5v。in1 串联电阻r5后连接 12.5v直流电压源,in2‑
串联电阻r6后连接 7.5v直流电压源。
32.电压比较器lm393信号输出端out1与一个发光二极管相连之后接地。当amx7143输出信号小于in1 端电压则led1灯发光,反之不发光。电压比较器lm393信号输出端out2与一个发光二极管相连之后接地。当amx7143输出信号大于in2‑
端电压则led2灯发光,反之不发光。
33.结合图1,本发明所述的基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置,包括电容充放电模块,电流转电压模块,以及电压比较模块。电容充放电模块包括电阻r1,电阻r2,钽电容c1,钽电容c2,钽电容c3,钽电容c4,钽电容c5,钽电容c6,钽电容c7,钽电容c8及开关s1,开关s2,开关s3,开关s4,开关s5,开关s6,开关s7,开关s8,开关s9。其中电阻r2与s1串联后与r1并联,钽电容c1至c8与开关s1至s8分别并联后与电阻r1串联。r1的一端连接 25v直流电压源,另一端连接8个并联的钽电容。充电状态下,所有开关全部闭合,电流通过并联电阻r1,r2给8个电容同时充电,充电完成后同时断开s1至s8,然后断开s9。合上开关s1,观察电压比较模块中led1和led2灯的亮暗情况来判断待测电容的漏电流是否合格,然后断开s1,合上s2观察led1和led2的亮暗情况,以此类推。
34.结合图2和图3,通过p1和p2点的连接,实现通过max7143f芯片把电流信号转化为电压信号输出到电压比较模块。通过p3的连接,实现了把max7143f芯片转化的电压信号输出到电压比较模块lm393芯片。由电压比较模块的中lm393芯片中的比较器比较输出电压与
两个高低电压之间的比值判断漏电流的值是否合格。
35.图4为基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置总电路图。通过电路末端的两个led灯的亮暗可判断出电容漏电流是否合格。
36.本发明所述的基于钽电容漏电流检测的电容漏电流检测装置的使用过程如下:
37.步骤一,将 25v直流电压源接入电阻r1、r2、r4的一端。 12.5v直流电压源接入电阻r5的一端,以及 7.5v直流电压源接入r6的一端,并且接入上拉电阻r7、r8的一端产生上拉电压。
38.步骤二,将电流转电压模块与充放电模块通过p1、p2点连接。
39.步骤三,将电流转电压模块与电压比较模块通过p3点连接。
40.步骤四,所有开关全部闭合,进行充电状态,电流通过并联电阻r1,r2给8个电容同时充电,充电完成后同时断开s1至s8,然后断开s9。
41.步骤五,合上开关s1,进入电容c1放点状态,通过判断两个led灯的亮暗判断其漏电流的大小。若漏电流处于0~1.5μa时,led1亮,led2灭,若漏电流处于1.5μa~2.5μa时,led1和led2同时亮,若漏电流处于2.5μa~∞时,led1灭,led2亮。
42.步骤六,断开开关s1,和上开关s2,进入电容c2放电状态,通过判断两个led灯的亮暗判断其漏电流的大小。若漏电流处于0~1.5μa时,led1亮,led2灭,若漏电流处于1.5μa~2.5μa时,led1和led2同时亮,若漏电流处于2.5μa~∞时,led1灭,led2亮。
43.步骤七,重复步骤六,分别测出c3、c4、c5、c6、c7、c8的100μf钽电容漏电流。
44.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段,还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜,属于本领域技术人员的公知常识。
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