專利名稱:一種測(cè)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(shí)用新型涉及一種測(cè)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(cè)試儀、被測(cè)陶瓷電容器CX、控制單元、放電回路、保護(hù)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(cè)電容CX的兩端，隔離電容C0與被測(cè)電容CX串接構(gòu)成串聯(lián)回路，容量測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端并接有保護(hù)回路以保證容量測(cè)試儀兩端的電壓不得高于5V；測(cè)試結(jié)束后由控制單元控制繼電器通過(guò)放電回路對(duì)被測(cè)電容CX兩端放電泄放掉已存儲(chǔ)的電能。本實(shí)用新型采用“大電容串聯(lián)”的方案成功地測(cè)試陶瓷電容器在直流3kV狀態(tài)下的實(shí)際電容值。成本低廉、易于操作、安全可靠。
【專利說(shuō)明】-種測(cè)量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置 -、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種測(cè)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(tài)下實(shí)際電容量的測(cè)量，屬無(wú)線電測(cè)量領(lǐng)域。 二、【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷電容器的主要參數(shù)為額定容量，它的測(cè)量是在25°C、電壓1.0V + 0. IVrms、頻 率IKHz或IMHz的條件下測(cè)出的，此容量值也叫靜態(tài)容量。目前市場(chǎng)上比較成熟的此類容 量測(cè)試儀很多，國(guó)外W美國(guó)安捷倫公司為代表，國(guó)內(nèi)W常州同惠電子為代表。常用的電容測(cè) 試儀，測(cè)試電壓為1V + 0. 2Vrms，被測(cè)電容并接在測(cè)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(shí)巧V < Vdc< 10V)會(huì)使測(cè)試值出現(xiàn)很大的偏差；電壓較高時(shí)（Vdc> 10V)測(cè)試儀器必然會(huì)發(fā)生擊穿或毀壞。很明顯，直接加壓難W實(shí)現(xiàn)電容器電容量的在線測(cè) 試。
[0003] 隨著陶瓷電容器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，使用方經(jīng)常會(huì)尋求陶瓷電容器在加上電壓 時(shí)（即在實(shí)際應(yīng)用線路中，電壓范圍0?3kV)的容量值，電容器制造廠家苦于沒(méi)有現(xiàn)成的 測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量，難W提供令人信服的數(shù)據(jù)。 H、實(shí)用新型的內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種采用"大電容串聯(lián)"的方 案選用現(xiàn)有的容量測(cè)試儀、高壓直流電源、控制單元W及高壓放電和高壓保護(hù)回路組合而 成的測(cè)試裝置可W較為準(zhǔn)確地測(cè)試出陶瓷電容器在直流3kV狀態(tài)下的實(shí)際容量值的一種 測(cè)量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置。
[0005] 要實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型在高直流電壓狀態(tài)下的電容測(cè)試，必須解決S個(gè)問(wèn)題：
[0006] 1、施加在被測(cè)電容器上的高壓被隔斷，保證電容測(cè)試儀正常工作；
[0007] 2、使正常測(cè)得的電容量數(shù)據(jù)與被測(cè)電容之間存在某種關(guān)聯(lián)關(guān)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(cè)電容器的在線容量值且其誤差 不得大于±2% ;
[000引 3、測(cè)試過(guò)程必須有高壓保護(hù)，測(cè)試結(jié)束必須有放電回路W釋放能量。
[0009] 本實(shí)用新型的思路是；它由高壓電源、容量測(cè)試儀、控制單元、放電回路、保護(hù)回路 W及隔直流大電容構(gòu)成。其中高壓電源提供直流高壓（0?3kv)施加在被測(cè)電容Cx的兩端， 具體電壓值根據(jù)測(cè)試需要通過(guò)高壓電源輸出；隔離電容C。與C X串接構(gòu)成串聯(lián)回路，回路電 容化可由容量測(cè)試儀直接讀出（當(dāng)Q>>Cx時(shí)，回路電容化約等于被測(cè)電容Cx);測(cè)量過(guò) 程中容量測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端并接有保護(hù)回路W保證容量測(cè)試儀兩端的電壓不得高于5V ; 測(cè)試結(jié)束后由控制單元控制繼電器通過(guò)放電回路對(duì)Cx兩端放電泄放掉已存儲(chǔ)的電能。
[0010] 本實(shí)用新型采用一只已知大電容與被測(cè)電容串聯(lián)，大電容能夠隔斷直流使電容 測(cè)試儀正常工作而測(cè)出回路的總電容。再通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電容總?cè)萘康挠?jì)算公式間接得出 被測(cè)電容的電容量。例如采用大電容的電容量為C。，被測(cè)電容容量為Cx，那么回路總電容 c c Cn= ，其中C。為已知，C?？蒞正常測(cè)出，Cx即可求出。在本發(fā)明的實(shí)際制作中，已 Lx 知電容Q> > c X時(shí)，儀表讀出的總?cè)萘恐稻徒频扔诒粶y(cè)的電容值（即cc X)。經(jīng)過(guò)理 論計(jì)算可W驗(yàn)證被測(cè)電容實(shí)際值和回路總電容值（容量測(cè)試儀顯示值）相差《±2%。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用如下技術(shù)方案；一種測(cè)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(cè)試儀、控制單元、放電回路、保護(hù)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(cè)電容Cx的兩端，具體電壓值根據(jù)測(cè)試需要 通過(guò)高壓電源輸出；隔離電容C。與被測(cè)電容Cx串接構(gòu)成串聯(lián)回路，回路電容Cn可由容量測(cè) 試儀直接讀出，當(dāng)C">> Cx時(shí)，回路電容化約等于被測(cè)電容Cx;容量測(cè)試儀的兩個(gè)輸入端 并接有保護(hù)回路W保證容量測(cè)試儀兩端的電壓不得高于5V ;測(cè)試結(jié)束后由控制單元控制 繼電器通過(guò)放電回路對(duì)被測(cè)電容Cx兩端放電泄放掉已存儲(chǔ)的電能；所述的保護(hù)線路由兩只 二極管D1、D2反并聯(lián)，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)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(gòu)成放電回路；所 述的控制單元由開(kāi)關(guān)電源、定時(shí)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(cè)范圍1PF?lOOOOpF;
[001引 片式電容4. llyF被測(cè)范圍lOnF?lOOnF。
[0014] 本實(shí)用新型采用已知大電容（額定電壓為5kV的CHM高壓、復(fù)合介質(zhì)脈沖電容器： 具有正的溫度系數(shù)、而電壓系數(shù)為0且自愈性好）按W上方案制作的在線容量測(cè)試裝置，對(duì) 于陶瓷電容器（圓板式pF級(jí)、片式多層nF級(jí)）在高壓直流狀態(tài)下測(cè)試是適合的，其實(shí)測(cè)值 (直接讀出）與實(shí)際值誤差±2%之內(nèi)（而電容器的K、M級(jí)誤差分別為±10%、±20%)， 有效且低成本的解決了問(wèn)題。 四、

【附圖說(shuō)明】

[0015] 附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 附圖2為本實(shí)用新型的保護(hù)線路電路圖。
[0017] 附圖3為本實(shí)用新型的放電回路電路圖。
[0018] 附圖4為本實(shí)用新型的控制單元的示意圖。 五、

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)細(xì)描述。
[0020] 參照附圖，本實(shí)用新型一種測(cè)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(cè)試儀2、被測(cè)陶瓷電容器Cx、控制單元3、放電回路4、保護(hù)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(cè)電容Cx的兩端，具體電壓值根 據(jù)測(cè)試需要通過(guò)高壓電源輸出；隔離電容C。與被測(cè)電容Cx串接構(gòu)成串聯(lián)回路，回路電容Cn 可由容量測(cè)試儀直接讀出，當(dāng)〇)>> C X時(shí)，回路電容化約等于被測(cè)電容C X;容量測(cè)試儀 2的兩個(gè)輸入端并接有保護(hù)回路5 W保證容量測(cè)試儀兩端的電壓不得高于5V ;測(cè)試結(jié)束后 由控制單元3控制繼電器通過(guò)放電回路4對(duì)被測(cè)電容Cx兩端放電泄放掉已存儲(chǔ)的電能；所 述的保護(hù)線路5由兩只二極管D1、D2反并聯(lián)，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)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(gòu)成放電回路；所述的控制單元3由開(kāi)關(guān)電源6、定時(shí)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(cè)范圍1PF?lOOOOpF ;
[002引 片式電容4. lluF被測(cè)范圍lOnF?lOOnF。
[0023] 實(shí)施例中采用的相關(guān)儀器、線路的主要功能及參數(shù)如下：
[0024] 容量測(cè)試儀；安捷倫（Agilent)4263B
[002引 1)測(cè)量參數(shù)；L、C、R等
[0026] 2)基本測(cè)量精度；0. 1%
[0027] 3)測(cè)試頻率；1 曲z、lMHz
[0028] 4)內(nèi)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(guò)壓、過(guò)流保護(hù)功能
[0033] 保護(hù)線路：主要是保護(hù)容量測(cè)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(lián)，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)二極管具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、 漏電流低等特點(diǎn)，可靠的將測(cè)試儀表測(cè)試端電壓箱停在5V W下，保護(hù)電容測(cè)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(gòu)成放電回路。通過(guò)控制單元在測(cè)試 完成后對(duì)試品的高端通過(guò)泄放電阻對(duì)地放電。
[0035] 控制單元；控制單元由開(kāi)關(guān)電源、定時(shí)器（測(cè)試時(shí)間的設(shè)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(tài)。
[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(shí)施例（一）被測(cè)電容CHM 3kV-10000Pf，3kV下測(cè)試
[003引 選 Cw為 1. 1 yFQlOOn巧時(shí)
[0039] 若 C,為 lOOOOpF(lOnF)，實(shí)測(cè)值為 9911pF
[0040] 理論值C。, 昔 ?9.909。戶 ^909 妒
[OOW 則Cni和C湘差《啤?Soo嚴(yán)^-91%
[00創(chuàng)實(shí)施例（二）被測(cè)電容CHM 3kV-10000pF，3kV下測(cè)試
[0043] 選 C〇2為 4. 7 y F (4700n巧時(shí)
[0044] 若 Cx仍為 10000PF (lOnF)，實(shí)測(cè)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(shí)，C濟(jì)C X的相差值會(huì)更小。
[0048] 2、陶瓷片式多層電容器（WnF?lOOn巧
[0049] 實(shí)施例（S )被測(cè)電容CHM 3kV-100nF，3kV下測(cè)試
[0050] 選 Cw為 4. 7 y F (4700n巧時(shí)
[005U 若 C,為 lOOnF，實(shí)測(cè)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(wàn).9化 ?2.08% -2% 1UU
[0054] 實(shí)施例（四）被測(cè)電容CHM 3kV-100nF，3kV下測(cè)試 [005引 選 Cm為 11 y F (1 lOOOn巧時(shí)
[0056] 若 Cx仍為 lOOnF，實(shí)測(cè)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(shí)，C濟(jì)C X的相差值還會(huì)更小。
[0060] 需要特別說(shuō)明的是；實(shí)施例中實(shí)際測(cè)出的容量值與上面的理論值會(huì)保持有0. 1% W內(nèi)的誤差，也就是說(shuō)理論值近似于實(shí)測(cè)值（由于實(shí)測(cè)值稍大于理論值，按實(shí)測(cè)值計(jì)算的C。 和(；誤差值還會(huì)更小）；另一方面，當(dāng)施加電壓小于3kV進(jìn)行測(cè)試時(shí)大電容阻隔直流的效果 會(huì)更強(qiáng)，誤差值也會(huì)相應(yīng)地變得更小，效果會(huì)更好
[0061] 由實(shí)施例看出，使用本發(fā)明制作在線容量測(cè)試裝置，當(dāng)被測(cè)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(shí)，已知大電容選用1. 1 y F和4. 7 y F兩個(gè)檔位就能成功實(shí)現(xiàn)在線容量測(cè)試（Vdc《 3kV)， 且測(cè)出的容量與實(shí)際值相差《±2%。同時(shí)考慮成本及測(cè)試準(zhǔn)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(cè)范圍1PF?lOOOOpF ;
[0063] 片式電容4. lluF被測(cè)范圍lOnF?lOOnF。
【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)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(cè)試儀 (2)、被測(cè)陶瓷電容器Cx、控制單元（3)、放電回路（4)、保護(hù)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(cè)電容Cx的兩端，隔離電容C。 與被測(cè)電容Q串接構(gòu)成串聯(lián)回路，容量測(cè)試儀（2)的兩個(gè)輸入端并接有保護(hù)回路巧）W保 證容量測(cè)試儀兩端的電壓不得高于5V ;測(cè)試結(jié)束后由控制單元（3)控制繼電器通過(guò)放電回 路（4)對(duì)被測(cè)電容Cx兩端放電泄放掉已存儲(chǔ)的電能。2. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量陶瓷電容器在直流3kV下電容量的裝置，其特征在于： 保護(hù)線路巧）由兩只二極管D1、D2反并聯(lián)，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)瞬態(tài)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(quán)利要求1所述的一種測(cè)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(gòu)成放電回路。4. 如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)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(kāi)關(guān)電源化）、定時(shí)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(quán)利要求1所述的一種測(cè)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?！?1 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(cè)范圍IPF?lOOOOpF ; 片式電容4. 7yF《llyF 被測(cè)范圍lOnF?lOOnF。
【文檔編號(hào)】G01R27-26GK204287328SQ201420691875
【發(fā)明者】李文興, 張書(shū)鵬 [申請(qǐng)人]陜西華星電子開(kāi)發(fā)有限公司