專利名稱:一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，包括高壓電源、容量測試儀、被測陶瓷電容器CX、控制單元、放電回路、保護回路以及隔直流大電容C0，高壓電源提供0～3kV直流高壓施加在被測電容CX的兩端，隔離電容C0與被測電容CX串接構成串聯回路，容量測試儀的兩個輸入端并接有保護回路以保證容量測試儀兩端的電壓不得高于5V；測試結束后由控制單元控制繼電器通過放電回路對被測電容CX兩端放電泄放掉已存儲的電能。本實用新型采用“大電容串聯”的方案成功地測試陶瓷電容器在直流3kV狀態下的實際電容值。成本低廉、易于操作、安全可靠。
【專利說明】-種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置 -、【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，具體是陶瓷電 容器在高壓狀態下實際電容量的測量，屬無線電測量領域。 二、【背景技術】
[0002] 陶瓷電容器的主要參數為額定容量，它的測量是在25°C、電壓1.0V + 0. IVrms、頻 率IKHz或IMHz的條件下測出的，此容量值也叫靜態容量。目前市場上比較成熟的此類容 量測試儀很多，國外W美國安捷倫公司為代表，國內W常州同惠電子為代表。常用的電容測 試儀，測試電壓為1V + 0. 2Vrms，被測電容并接在測試夾具兩端，如果在電容器上直接施加 直流電壓；電壓較低時巧V < Vdc< 10V)會使測試值出現很大的偏差；電壓較高時（Vdc> 10V)測試儀器必然會發生擊穿或毀壞。很明顯，直接加壓難W實現電容器電容量的在線測 試。
[0003] 隨著陶瓷電容器應用領域的不斷擴展，使用方經常會尋求陶瓷電容器在加上電壓 時（即在實際應用線路中，電壓范圍0?3kV)的容量值，電容器制造廠家苦于沒有現成的 測試儀器進行測量，難W提供令人信服的數據。 H、實用新型的內容
[0004] 本實用新型的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種采用"大電容串聯"的方 案選用現有的容量測試儀、高壓直流電源、控制單元W及高壓放電和高壓保護回路組合而 成的測試裝置可W較為準確地測試出陶瓷電容器在直流3kV狀態下的實際容量值的一種 測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置。
[0005] 要實現本實用新型在高直流電壓狀態下的電容測試，必須解決S個問題：
[0006] 1、施加在被測電容器上的高壓被隔斷，保證電容測試儀正常工作；
[0007] 2、使正常測得的電容量數據與被測電容之間存在某種關聯關系，從而間接求得電 容器的在線容量值。為了方便使用最好能夠直接讀取被測電容器的在線容量值且其誤差 不得大于±2% ;
[000引 3、測試過程必須有高壓保護，測試結束必須有放電回路W釋放能量。
[0009] 本實用新型的思路是；它由高壓電源、容量測試儀、控制單元、放電回路、保護回路 W及隔直流大電容構成。其中高壓電源提供直流高壓（0?3kv)施加在被測電容Cx的兩端， 具體電壓值根據測試需要通過高壓電源輸出；隔離電容C。與C X串接構成串聯回路，回路電 容化可由容量測試儀直接讀出（當Q>>Cx時，回路電容化約等于被測電容Cx);測量過 程中容量測試儀的兩個輸入端并接有保護回路W保證容量測試儀兩端的電壓不得高于5V ; 測試結束后由控制單元控制繼電器通過放電回路對Cx兩端放電泄放掉已存儲的電能。
[0010] 本實用新型采用一只已知大電容與被測電容串聯，大電容能夠隔斷直流使電容 測試儀正常工作而測出回路的總電容。再通過兩個串聯電容總容量的計算公式間接得出 被測電容的電容量。例如采用大電容的電容量為C。，被測電容容量為Cx，那么回路總電容 c c Cn= ，其中C。為已知，C。可W正常測出，Cx即可求出。在本發明的實際制作中，已 Lx 知電容Q> > c X時，儀表讀出的總容量值就近似等于被測的電容值（即cc X)。經過理 論計算可W驗證被測電容實際值和回路總電容值（容量測試儀顯示值）相差《±2%。
[0011] 為實現本實用新型的目的，采用如下技術方案；一種測量陶瓷電容器在直流3kV 下電容量的裝置，包括高壓電源、容量測試儀、控制單元、放電回路、保護回路W及隔直流大 電容，高壓電源提供0?3kV直流高壓施加在被測電容Cx的兩端，具體電壓值根據測試需要 通過高壓電源輸出；隔離電容C。與被測電容Cx串接構成串聯回路，回路電容Cn可由容量測 試儀直接讀出，當C">> Cx時，回路電容化約等于被測電容Cx;容量測試儀的兩個輸入端 并接有保護回路W保證容量測試儀兩端的電壓不得高于5V ;測試結束后由控制單元控制 繼電器通過放電回路對被測電容Cx兩端放電泄放掉已存儲的電能；所述的保護線路由兩只 二極管D1、D2反并聯，同時并聯一個瞬態二極管TVS,所述的二極管D1、D2為兩只肖特基 二極管肥R607 ;所述的放電回路選用高壓繼電器KM1和串接泄放電阻R構成放電回路；所 述的控制單元由開關電源、定時器W及控制繼電器組成，控制繼電器的兩端分別連接高壓 電源和放電回路；所述的隔直流大電容C。最佳范圍值為1. 1 UF《C。^ 11 UF，具體分檔的 最佳范圍為：
[001引 園板電容1. lyF《C0《4. 7yF被測范圍1PF?lOOOOpF;
[001引 片式電容4. llyF被測范圍lOnF?lOOnF。
[0014] 本實用新型采用已知大電容（額定電壓為5kV的CHM高壓、復合介質脈沖電容器： 具有正的溫度系數、而電壓系數為0且自愈性好）按W上方案制作的在線容量測試裝置，對 于陶瓷電容器（圓板式pF級、片式多層nF級）在高壓直流狀態下測試是適合的，其實測值 (直接讀出）與實際值誤差±2%之內（而電容器的K、M級誤差分別為±10%、±20%)， 有效且低成本的解決了問題。 四、
【附圖說明】
[0015] 附圖1為本實用新型的結構圖。
[0016] 附圖2為本實用新型的保護線路電路圖。
[0017] 附圖3為本實用新型的放電回路電路圖。
[0018] 附圖4為本實用新型的控制單元的示意圖。 五、
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖及實施例來對本實用新型做進一步說細描述。
[0020] 參照附圖，本實用新型一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，包括高 壓電源1、容量測試儀2、被測陶瓷電容器Cx、控制單元3、放電回路4、保護回路5 W及隔直 流大電容C。，高壓電源1提供0?3kV直流高壓施加在被測電容Cx的兩端，具體電壓值根 據測試需要通過高壓電源輸出；隔離電容C。與被測電容Cx串接構成串聯回路，回路電容Cn 可由容量測試儀直接讀出，當〇)>> C X時，回路電容化約等于被測電容C X;容量測試儀 2的兩個輸入端并接有保護回路5 W保證容量測試儀兩端的電壓不得高于5V ;測試結束后 由控制單元3控制繼電器通過放電回路4對被測電容Cx兩端放電泄放掉已存儲的電能；所 述的保護線路5由兩只二極管D1、D2反并聯，同時并聯一個瞬態二極管TVS,所述的二極管 D1、D2為兩只肖特基二極管肥R607 ;所述的放電回路4選用高壓繼電器KM1和串接泄放電 阻R構成放電回路；所述的控制單元3由開關電源6、定時器7 W及控制繼電器8組成，控 制繼電器8的兩端分別連接高壓電源1和放電回路4 ;所述的隔直流大電容C。最佳范圍值 為1. 1 uF《11 uF，具體分檔的最佳范圍為；
[002U 園板電容1. 1 yF《4. 7yF被測范圍1PF?lOOOOpF ;
[002引 片式電容4. lluF被測范圍lOnF?lOOnF。
[0023] 實施例中采用的相關儀器、線路的主要功能及參數如下：
[0024] 容量測試儀；安捷倫（Agilent)4263B
[002引 1)測量參數；L、C、R等
[0026] 2)基本測量精度；0. 1%
[0027] 3)測試頻率；1 曲z、lMHz
[0028] 4)內部直流偏置；1. 5VDC和2VDC
[0029] 高壓直流電源；HV?502P200
[0030] 1)輸出電壓；0?5000VDC，共地輸出 [003U 2)輸出電流；200mA
[0032] 3)具有過壓、過流保護功能
[0033] 保護線路：主要是保護容量測試儀不能有高電壓的沖擊，否則將損壞儀表。采用兩 只肖特基二極管肥R607反并聯，同時并聯一個瞬態二極管具有響應時間快、瞬態功率大、 漏電流低等特點，可靠的將測試儀表測試端電壓箱停在5V W下，保護電容測試儀不受高電 壓的沖擊。
[0034] 放電回路；選用高壓繼電器和串接泄放電阻構成放電回路。通過控制單元在測試 完成后對試品的高端通過泄放電阻對地放電。
[0035] 控制單元；控制單元由開關電源、定時器（測試時間的設定）W及控制繼電器組 成。主要控制高壓電源的高壓輸出W及放電回路的工作狀態。
[0036] 1、陶瓷圓板電容器（容量范圍1PF?100(K)pF即0. OOlnF?1化巧；
[0037] 實施例（一）被測電容CHM 3kV-10000Pf，3kV下測試
[003引 選 Cw為 1. 1 yFQlOOn巧時
[0039] 若 C,為 lOOOOpF(lOnF)，實測值為 9911pF
[0040] 理論值C。, 昔 ?9.909。戶 ^909 妒
[OOW 則Cni和C湘差《啤?Soo嚴^-91%
[00創實施例（二）被測電容CHM 3kV-10000pF，3kV下測試
[0043] 選 C〇2為 4. 7 y F (4700n巧時
[0044] 若 Cx仍為 10000PF (lOnF)，實測值為 9986pF
[0045] 理論值之…瑞^.978。戶^978妒
[0046] 則 Cn2和 C 湘差《100載三978- <<0.22%
[0047] 若Cx< lOOOOPF時，C濟C X的相差值會更小。
[0048] 2、陶瓷片式多層電容器（WnF?lOOn巧
[0049] 實施例（S )被測電容CHM 3kV-100nF，3kV下測試
[0050] 選 Cw為 4. 7 y F (4700n巧時
[005U 若 C,為 lOOnF，實測為 97. 955nF
[005引理論值c,3 ?47q0 ?91化6沁
[005引則 Cn3和 C 湘差 ?100 1 萬.9化 ?2.08% -2% 1UU
[0054] 實施例（四）被測電容CHM 3kV-100nF，3kV下測試 [005引 選 Cm為 11 y F (1 lOOOn巧時
[0056] 若 Cx仍為 lOOnF，實測為 99. 133nF
[0057] 理論值[。4完y還.?99.099 100 99 099
[00郎]則Cn4和C X相差? 1完 ?〇.9〇%
[0059] 若Cx< 10化F時，C濟C X的相差值還會更小。
[0060] 需要特別說明的是；實施例中實際測出的容量值與上面的理論值會保持有0. 1% W內的誤差，也就是說理論值近似于實測值（由于實測值稍大于理論值，按實測值計算的C。 和(；誤差值還會更小）；另一方面，當施加電壓小于3kV進行測試時大電容阻隔直流的效果 會更強，誤差值也會相應地變得更小，效果會更好
[0061] 由實施例看出，使用本發明制作在線容量測試裝置，當被測陶瓷電容器的容量值 在IpF?100(K)pF(l〇n巧?lOOOOOpFQOOn巧之間（幾乎是陶瓷電容器的全容量范圍覆蓋） 時，已知大電容選用1. 1 y F和4. 7 y F兩個檔位就能成功實現在線容量測試（Vdc《 3kV)， 且測出的容量與實際值相差《±2%。同時考慮成本及測試準確性兩種因素C。不宜大于 11 y F，也不能小于1. 1 y F，最佳范圍值為1. 1 y F《11 y F。具體分檔的最佳范圍為； [006引 園板電容1. 1 y F《4. 7 y F被測范圍1PF?lOOOOpF ;
[0063] 片式電容4. lluF被測范圍lOnF?lOOnF。
【權利要求】
1. 一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，包括高壓電源（1)、容量測試儀 (2)、被測陶瓷電容器Cx、控制單元（3)、放電回路（4)、保護回路巧）W及隔直流大電容C。， 其特征在于；高壓電源（1)提供0?3kV直流高壓施加在被測電容Cx的兩端，隔離電容C。 與被測電容Q串接構成串聯回路，容量測試儀（2)的兩個輸入端并接有保護回路巧）W保 證容量測試儀兩端的電壓不得高于5V ;測試結束后由控制單元（3)控制繼電器通過放電回 路（4)對被測電容Cx兩端放電泄放掉已存儲的電能。2. 如權利要求1所述的一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，其特征在于： 保護線路巧）由兩只二極管D1、D2反并聯，同時并聯一個瞬態二極管TVS,所述的二極管 D1、D2為兩只肖特基二極管肥R607。3. 如權利要求1所述的一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，其特征在于： 放電回路（4)選用高壓繼電器KM1和串接泄放電阻R構成放電回路。4. 如權利要求1所述的一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，其特征在于： 控制單元（3)由開關電源化）、定時器（7) W及控制繼電器（8)組成，控制繼電器（8)的兩 端分別連接高壓電源（1)和放電回路（4)。5. 如權利要求1所述的一種測量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，其特征在于： 隔直流大電容C。最佳范圍值為1. 1 y F《C。《11 y F，具體分檔的最佳范圍為； 園板電容1. 1 y F《4. 7 y F被測范圍IPF?lOOOOpF ; 片式電容4. 7yF《llyF 被測范圍lOnF?lOOnF。
【文檔編號】G01R27-26GK204287328SQ201420691875
【發明者】李文興, 張書鵬 [申請人]陜西華星電子開發有限公司