CN103543345A - 电感测试系统 - Google Patents

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白云
陈鹏
童松林
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Abstract

一种电感测试系统，包括控制电路、测试电路及显示电路。测试电路包括第一及第二待测电感，控制电路输出控制信号至测试电路以使得第一、第二待测电感分别与第一电容组成LC振荡电路。控制电路还用于接收LC振荡电路的频率，并通过公式
Figure 2012102403258100004DEST_PATH_IMAGE001
计算得到第一及第二待测电感的电感量。控制电路还输出控制信号以使得第一及第二待测电感并联连接后与第一电容组成另一LC振荡电路，L/2则为第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。显示电路用于显示控制电路得到的第一待测电感、第二待测电感的电感量以及第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。上述电感测试系统可方便地测出第一及第二待测电感的电感量以及第一及第二待测电感耦合时的漏感量。

Description

电感测试系统
技术领域
本发明涉及一种测试系统，特别涉及一种电感测试系统。
背景技术
计算机主板上的电压调节器的输出电感大多采用分离电感，但是有部分供货商却采用耦合电感方式来设计升压电路，其好处是：纹波电压低，且可以减少输出电容的数量，节约成本。对于耦合电感的测试，普通的测试仪器没有办法进行量测，需要手工测试才能到达测试目的，十分不便。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种较为方便快捷的耦合电感测试系统。
一种电感测试系统，包括：
一控制电路；
一与控制电路相连的测试电路，所述测试电路包括一第一电容、第一待测电感及第二待测电感，所述控制电路输出控制信号至测试电路以使得第一待测电感、第二待测电感分别与第一电容组成LC振荡电路；所述控制电路还用于接收LC振荡电路的频率，并通过公式                                               计算第一及第二待测电感的电感量，其中L为第一待测电感或第二待测电感的电感量，F为LC振荡电路所输出的频率，C为第一电容的电容量；所述控制电路还输出控制信号以使得第一待测电感与第二待测电感并联连接后与第一电容组成另一LC振荡电路，该控制电路按照上述公式计算出电感量的一半即为第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量；以及
一与控制电路相连的显示电路，用于显示控制电路得到的第一待测电感、第二待测电感的电感量以及第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。
上述电感测试系统通过控制电路输出信号至测试电路，以控制第一待测电感及第二待测电感分别与第一电容组成LC振荡电路，进而计算出第一待测电感与第二待测电感的电感量。同时，所述控制电路还控制第一待测电感与第二待测电感并联之后与第一电容组成LC振荡电路，进而计算出第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。
附图说明
图1是本发明电感测试系统的较佳实施方式的方框图。
图2是图1中控制电路的电路图。
图3及图4是图1中测试电路的电路图。
图5是图1中显示电路的电路图。
主要元件符号说明
控制电路 100
测试电路 110
显示电路 120
电阻 R1-R15
电容 C1-C12
继电器 LS4-LS6
三极管 Q1-Q3
二极管 D2-D4
肖特基二极管 D1
比较器 U2、U3
单片机 U1
键盘 130
电感 L1
第一待测电感 Ls
第二待测电感 Lx
晶振 X
开关 K1-K3
显示屏 U5
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
请参考图1，本发明电感测试电路的较佳实施方式包括一控制电路100、一测试电路110及一显示电路120。所述测试电路110包括第一待测电感、第二待测电感及一电容。
所述控制电路100与测试电路110相连，以使得第一待测电感、第二待测电感分别与电容组成LC振荡电路。所述控制电路100还用于接收LC振荡电路的频率，并通过公式
Figure 2012102403258100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中L为第一待测电感Ls或第二待测电感Lx的电感量，F为LC振荡电路所输出的频率，C9为电容的电容量。所述控制电路100还使得第一待测电感与第二待测电感并联连接后与电容组成LC振荡电路，L/2则为第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。
所述显示电路120与控制电路100相连，以将控制电路100根据公式计算得到的第一待测电感、第二待测电感的电感量以及第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量显示给测试者。
请继续参考图2，所述控制电路100包括一单片机U1，所述单片机U1的第一组输入/输出引脚PB0-PB2用于输出控制信号，所述单片机U1的第二组输入/输出引脚中的引脚PA0用于与漏感测试电路110相连，所述单片机U1的第二组输入/输出引脚中的引脚PA5-PA7用于与一键盘130相连。所述单片机U1的电源引脚AREF通过电阻R1与电源P5V相连，还与一肖特基二极管D1的阴极及控制极相连，所述肖特基二极管D1的阳极接地。所述单片机U1的电源引脚AREF还直接与电源Vref相连，所述电源Vref还分别通过电容C1及C2接地。所述单片机U1的电源引脚AVCC通过电感L1与电源P5V相连，电感L1与电源引脚AVCC之间的节点还分别通过电容C3及C4接地。
所述单片机U1的第三组输入/输出引脚PC4-PC7与显示电路120相连。所述单片机U1的第四组输入/输出引脚PD4-PD6分别通过开关K1-K3接地。所述单片机U1的时钟引脚XTAL1及XTAL2分别与一晶振X的两端相连，所述晶振X的两端还分别通过电容C5及C6接地。所述单片机U1的电源引脚VCC与电源P5V相连。所述单片机U1的重置引脚RESET通过电阻R2与电源P5V相连，还通过电容C7接地。所述电源P5V还直接通过电容C8接地。
请继续参考图3及图4，所述测试电路110包括三极管Q1-Q3、继电器LS4-LS6及比较器U2、U3。所述三极管Q1的基极通过电阻R3与单片机U1的引脚PB0相连，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与继电器LS4的线圈的一端及二极管D2的阳极均相连。所述继电器LS4的线圈的另一端与二极管D2的阴极相连，所述二极管D2的阴极还通过电阻R4与电源P5V相连。所述继电器LS4的开关的不动端3接地，第一动端4与继电器LS6的开关的不动端3相连。所述继电器LS6的开关的第一动端4接地，第二动端5与继电器LS4的开关的第二动端5相连。
所述三极管Q2的基极通过电阻R5与单片机U1的引脚PB1相连，所述三极管Q2的发射极接地，集电极与继电器LS6的线圈的一端及二极管D3的阳极均相连。所述继电器LS6的线圈的另一端与二极管D3的阴极相连，所述二极管D3的阴极还通过电阻R6与电源P5V相连。
所述继电器LS4的开关的第一动端4还通过第一待测电感Ls与第二待测电感Lx的一端相连，所述第二待测电感Lx的另一端与继电器LS4的开关的第二动端5相连。
所述三极管Q3的基极通过电阻R7与单片机U1的引脚PB2相连，所述三极管Q3的发射极接地，集电极与继电器LS5的线圈的一端及二极管D4的阳极均相连。所述继电器LS5的线圈的另一端与二极管D4的阴极相连，所述二极管D4的阴极还通过电阻R8与电源P5V相连。
所述继电器LS5的开关的不动端3通过电容C9接地，第一动端4与第一及第二待测电感Ls及Lx之间的节点相连，第二动端5依序通过电阻R9及R10与比较器U2的同相输入端相连，所述比较器U2的同相输入端还直接通过电容C10与第一及第二待测电感Ls及Lx之间的节点相连，所述比较器U2的同相输入端还直接通过电阻R11接地。所述比较器U2的反相输入端通过电容C11接地，还直接通过电阻R12与比较器U2的输出端相连。所述比较器U2的输出端还通过电阻R13与比较器U2的同相输入端相连。所述比较器U2的输出端还通过电阻R14与电源P5V相连，所述电源P5V还通过电容C12接地。
所述比较器U3的同相输入端通过电阻R15与比较器U2的输出端相连，所述比较器U3的反相输入端直接与比较器U3的输出端相连。所述比较器U3的输出端还直接与单片机U1的引脚PA0相连。
请继续参考图5，所述显示电路120包括一显示屏U5，所述显示屏U5的电源引脚VDD与电源P5V相连，所述显示屏U5的数据引脚CS、SDA、SCK、RST分别与单片机U1的引脚PC7、PC6、PC5、PC4相连，所述显示屏U5的接地引脚GND接地。
下面将对上述测试电路的工作原理进行说明：
所述单片机U1的引脚PA5-PA7接收来自键盘130及开关K1-K3的输入信号，并根据接收的输入信号从引脚PB0-PB2输出对应的控制信号至漏感测试电路110的三极管Q1-Q3。
当测试第二待测电感Lx的电感量的时候，所述单片机U1的引脚PB0输出高电平信号，所述三极管Q1导通，所述继电器LS4的开关的不动端3与第二动端5相连，即第二待测电感Lx接地。同时，所述单片机U1的引脚PB2输出高电平信号，所述三极管Q3导通，所述继电器LS5的开关的不动端3与第二动端5相连，即电源P5V将对电容C9进行充电。预设时间过后（本实施方式中预设时间为对电容C9充电完成的时间），所述单片机U1的引脚PB2输出低电平信号，所述三极管Q3截止，所述继电器LS5的开关的不动端3将与第一动端4相连，即所述第二待测电感Lx与电容C9组成LC振荡电路。经过电压比较器U2及U3处理之后，LC振荡电路的频率被输出至单片机U1的引脚PA0。通过以下公式即可计算出第二待测电感Lx的电感量：
Figure 2012102403258100002DEST_PATH_IMAGE003
，其中Lx为第二待测电感Lx的电感量，F为单片机U1的引脚PA0所接收到的频率，C9为电容C9的电容量。为了确保测量的精确度，电容C9的电容量应选用稳定性好精度高的电容器，本实施方式中，所述电容C9选用1800pF的云母电容器。
与第二待测电感Lx相似，当测试第一待测电感Ls的电感量的时候，所述单片机U1的引脚PB0输出低电平信号，所述三极管Q1截止，所述继电器LS4的开关的不动端3与第一动端4相连，即第一待测电感Ls接地。同时，所述单片机U1的引脚PB2输出高电平信号，所述三极管Q3导通，所述继电器LS5的开关的不动端3与第二动端5相连，即电源P5V将对电容C9进行充电。预设时间过后，所述单片机U1的引脚PB3输出低电平信号，所述三极管Q3截止，所述继电器LS5的开关的不动端3将与第一动端4相连，即所述第一待测电感Ls与电容C9组成LC振荡电路。经过电压比较器U2及U3处理之后，LC振荡电路的频率被输出至单片机U1的引脚PA0。通过上述公式即可计算出第二待测电感Ls的电感量：
Figure 2012102403258100002DEST_PATH_IMAGE004
，其中Ls为第一待测电感Ls的电感量，F为单片机U1的引脚PA0所接收到的频率，C2为电容C2的电容量。
当测试第一待测电感Ls与第二待测电感Lx相互耦合的漏感量时，所述单片机U1的引脚PB0输出低电平信号、引脚PB1输出高电平信号，所述三极管Q1截止、三极管Q2导通，所述继电器LS4的开关的不动端3与第一动端4相连、继电器LS6的开关的不动端3与第二动端5相连，即此时第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联连接。同时，所述单片机U1的引脚PB2输出高电平信号，所述三极管Q3导通，所述继电器LS5的开关的不动端3与第二动端5相连，即电源P5V将对电容C9进行充电。预设时间过后，所述单片机U1的引脚PB3输出低电平信号，所述三极管Q3截止，所述继电器LS5的开关的不动端3将与第一动端4相连，即所述第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联连接之后与电容C9组成LC振荡电路。经过电压比较器U2及U3处理之后，LC振荡电路的频率被输出至单片机U1的引脚PA0。通过以下公式即可计算出第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联之后的等效电感的电感量：
Figure 2012102403258100002DEST_PATH_IMAGE005
，其中2Lk为第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联之后的等效电感的电感量，F为单片机U1的引脚PA0所接收到的频率，C9为电容C9的电容量。根据耦合电感的特性可知，第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联之后的等效电感的电感量除以2即为第一待测电感Ls与第二待测电感Lx的漏感量，即第一待测电感Ls与第二待测电感Lx的漏感量为Lk。
所述单片机U1还用于根据公式计算出第一待测电感Ls的电感量、第二待测电感Lx的电感量以及第一及第二待测电感耦合之后的漏感量之后，将上述电感量及漏感量的值输出至显示屏U5，所述显示屏U5则将上述三个值显示给测试者。
上述电感测试电路通过单片机U1输出信号至三极管Q1-Q3，以控制第一待测电感Ls及第二待测电感Lx分别与电容C9组成LC振荡电路，进而计算出第一待测电感Ls与第二待测电感Lx的电感量。同时，所述单片机U1还控制第一待测电感Ls与第二待测电感Lx并联之后与电容C9组成LC振荡电路，进而计算出第一待测电感Ls与第二待测电感Lx耦合的漏感量。

Claims (5)

1.一种电感测试系统，包括：
一控制电路；
一与控制电路相连的测试电路，所述测试电路包括一第一电容、第一待测电感及第二待测电感，所述控制电路输出控制信号至测试电路以使得第一待测电感、第二待测电感分别与第一电容组成LC振荡电路；所述控制电路还用于接收LC振荡电路的频率，并通过公式                                               计算第一及第二待测电感的电感量，其中L为第一待测电感或第二待测电感的电感量，F为LC振荡电路所输出的频率，C为第一电容的电容量；所述控制电路还输出控制信号以使得第一待测电感与第二待测电感并联连接后与第一电容组成另一LC振荡电路，该控制电路按照上述公式计算出电感量的一半即为第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量；以及
一与控制电路相连的显示电路，用于显示控制电路得到的第一待测电感、第二待测电感的电感量以及第一待测电感与第二待测电感耦合的漏感量。
2.如权利要求1所述的电感测试系统，其特征在于：所述第一电容为1800pF的云母电容器。
3.如权利要求1所述的电感测试系统，其特征在于：所述控制电路包括一单片机，所述单片机的第一组输入/输出引脚用于输出控制信号至测试电路，所述单片机的第二组输入/输出引脚中的第一引脚用于与测试电路相连，以接收LC振荡电路的频率；所述单片机的第二组输入/输出引脚中的第二至第四引脚用于与一键盘相连，所述单片机的第一电源引脚通过第一电阻与第一电源相连，还与一肖特基二极管的阴极及控制极相连，所述肖特基二极管的阳极接地；所述单片机的第一电源引脚还直接与第二电源相连，所述第二电源还分别通过第二及第三电容接地；所述单片机的第二电源引脚通过第一电感与第一电源相连，第一电感与单片机的第二电源引脚之间的节点还分别通过第四及第五电容接地；所述单片机的第三组输入/输出引脚与显示电路相连；所述单片机的第四组输入/输出引脚分别通过第一至第三开关接地；所述单片机的第一及第二时钟引脚分别与一晶振的两端相连，所述晶振的两端还分别通过第六及第七电容接地；所述单片机的第三电源引脚与第一电源相连；所述单片机的重置引脚通过第二电阻与第一电源相连，还通过第八电容接地，所述第一电源还直接通过第九电容接地。
4.如权利要求3所述的电感测试系统，其特征在于：所述测试电路包括第一至第三三极管、第一至第三继电器及第一、第二比较器，所述第一三极管的基极通过第三电阻与单片机的第一组输入/输出引脚中的第一引脚相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与第一继电器的线圈的一端及第一二极管的阳极均相连；所述第一继电器的线圈的另一端与第一二极管的阴极相连，所述第一二极管的阴极还通过第四电阻与第一电源相连，所述第一继电器的开关的不动端接地，所述第一继电器的第一动端与第三继电器的开关的不动端相连，所述第三继电器的开关的第一动端接地，所述第三继电器的第二动端与第一继电器的开关的第二动端相连；所述第二三极管的基极通过第五电阻与单片机的引脚第一组输入/输出引脚中的第二引脚相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与第三继电器的线圈的一端及第二二极管的阳极均相连，所述第三继电器的线圈的另一端与第二二极管的阴极相连，所述第二二极管的阴极还通过第六电阻与第一电源相连；所述第一继电器的开关的第一动端还通过第一待测电感与第二待测电感的一端相连，所述第二待测电感的另一端与第一继电器的开关的第二动端相连；所述第三三极管的基极通过第七电阻与单片机的第一组输入/输出引脚中的第三引脚相连，所述第三三极管的发射极接地，集电极与第二继电器的线圈的一端及第三二极管的阳极均相连；所述第二继电器的线圈的另一端与第三二极管的阴极相连，所述第三二极管的阴极还通过第八电阻与第一电源相连；所述第一继电器的开关的不动端通过第一电容接地，所述第一继电器的开关的第一动端与第一及第二待测电感之间的节点相连，所述第一继电器的开关的第二动端依序通过第九及第十电阻与第一比较器的同相输入端相连，所述第一比较器的同相输入端还直接通过第十电容与第一及第二待测电感之间的节点相连，所述第一比较器的同相输入端还直接通过第十一电阻接地；所述第一比较器的反相输入端通过第十一电容接地，还直接通过第十二电阻与第一比较器的输出端相连；所述第一比较器的输出端还通过第十三电阻与第一比较器的同相输入端相连；所述第一比较器的输出端还通过第十四电阻与第一电源相连，所述第一电源还通过第十二电容接地，所述第二比较器的同相输入端通过第十五电阻与第一比较器的输出端相连，所述第二比较器的反相输入端直接与第二比较器的输出端相连；所述第二比较器的输出端还直接与单片机第二组输入/输出引脚中的第一引脚相连。
5.如权利要求4所述的电感测试系统，其特征在于：所述显示电路包括一显示屏，所述显示屏的电源引脚与第一电源相连，所述显示屏的第一至第四数据引脚分别与单片机的第三组输入/输出引脚中的第四、第三、第二及第一引脚相连，所述显示屏的接地引脚接地。
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