CN103543367A - 电容漏电流测试电路 - Google Patents

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白云
陈鹏
童松林
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Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

一种电容漏电流测试电路，包括控制电路、充电电路、充放电切换电路、运算放大电路、显示单元及指令输入单元，控制单元通过指令输入单元接收输入指令并控制充电电路对待测电容进行充电，充电电路侦测待测电容上的电压并在待测电容的电压到达饱和电压时输出一停止充电信号给控制电路以使其控制充电电路停止充电待测电容，控制电路通过充放电切换电路控制待测电容进行漏电放电，运算放大电路侦测待测电容的漏电电压并将其放大后输出给控制电路以使其控制显示单元进行显示。所述电容漏电流测试电路能够获得所述待测电容的漏电电流值。

Description

电容漏电流测试电路
技术领域
本发明涉及一种测试电路，特别涉及一种用于测试电容漏电流的测试电路。
背景技术
随着电子技术的不断发展，电子设备对其内部元件的精度要求也越来越高。电容作为无源器件，在电路中具有储能、滤波、去耦等作用，在很多电子产品中，电容都是必不可少的电子元件。漏电流是衡量电容绝缘质量的参数，目前对电容漏电流的测试是使用紧密装置进行测试，这种测试装置成本高而且操作困难。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种低成本、操作方便的电容漏电流测试电路，以对电容的漏电流进行测试。
一种电容漏电流测试电路，用于测试一待测电容的漏电流，所述电容漏电流测试电路包括一控制电路、一充电电路、一充放电切换电路、一第一运算放大电路、一显示单元及一指令输入单元，所述控制单元通过所述指令输入单元接收测试指令并根据接收到的测试指令控制所述充电电路通过所述充放电切换电路对所述待测电容进行充电，所述充电电路侦测所述待测电容上的电压并在所述待测电容的电压到达饱和电压时输出一停止充电信号给所述控制电路以使其控制所述充电电路停止为所述待测电容充电，所述控制电路通过所述充放电切换电路控制所述待测电容进行漏电放电，所述第一运算放大电路侦测所述待测电容的漏电电压并将其放大后输出给所述控制电路以使其控制所述显示单元进行显示。
所述电容漏电流测试电路通过所述充电电路为所述待测电容充电，并在所述待测电容充满时通过所述充放电切换电路控制所述待测电容进行漏电放电，并通过运算放大电路获取所述待测电容漏电放电时的漏电电压从而得到所述待测电容的漏电电流值。
附图说明
图1是本发明电容漏电流测试电路的较佳实施方式的方框图。
图2-图6是图1中电容漏电流测试电路的电路图。
主要元件符号说明
待测电容 100
控制电路 10
充电电路 20
充放电切换电路 30
运算放大电路 40
指令输入单元 50
显示单元 60
单片机 U1
晶体振荡器 X1
稳压管 Z1
充电芯片 U2
电位器 U3
电感 L1、L2
场效应管 Q1-Q6
侦测电阻 PR1、PR2
可变电阻 PCR
电阻 R00、R1-R20、R0
电容 C1-C19
放大器 U4-U8
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
请参考图1，本发明电容漏电流测试电路用于测试一待测电容100的漏电流。所述电容漏电流测试电路的较佳实施方式包括一控制电路10、一充电电路20、一充放电切换电路30、第一至第三运算放大电路40-42、一显示单元60及一指令输入单元50。所述控制电路10通过所述指令输入单元50接收测试指令并根据接收到的测试指令控制所述充电电路20通过所述充放电切换电路30对所述待测电容100进行充电，在充电过程中，所述第二运算放大电路41通过所述充放电切换电路30侦测所述待测电容100的充电电压并将其放大后输出给所述控制电路10，以使得控制电路10根据接收到的充电电压来调整所述充电电路20对所述待测电容100的充电电流。所述充电电路20侦测所述待测电容100上的电压并在所述待测电容100的电压到达饱和电压时输出一停止充电信号给所述控制电路10以使其控制所述充电电路20停止对所述待测电容100充电。所述第三运算放大电路42通过所述充放电切换电路30侦测所述待测电容100的饱和电压并将其放大后提供给所述控制电路10，以使得控制电路10控制所述显示单元60进行显示。所述控制电路10通过所述充放电切换电路30控制所述待测电容100进行漏电放电，所述第一运算放大电路40通过所述充放电切换电路30侦测所述待测电容100的漏电电压并将其放大后输出给所述控制电路10，以使得控制电路10控制所述显示单元60进行显示，使用者通过所述显示单元60显示的漏电电压即可获得所述待测电容100的漏电流。
请参考图2，所述控制电路10包括一单片机U1、电容C1-C8、电阻R0及R1、一电感L1、一稳压管Z1及一晶体振荡器X1。所述单片机U1的输入输出引脚PB0连接所述显示单元60。所述单片机U1的输入输出引脚PB1连接所述指令输入单元50。所述单片机U1的电压引脚VCC连接一电压源V1，其接地引脚GND接地。所述单片机U1的复位引脚RESET经所述电阻R0连接所述电压源及经所述电容C3接地，所述电容C4连接在所述电压源V1与地之间。所述单片机U1的时钟引脚XTAL1及XTAL2分别经所述电容C2及C1接地，所述晶体振荡器X1连接在所述单片机U1的时钟引脚XTAL1与XTAL2之间。所述单片机U1的输入输出引脚PD2、PD5及PD6、数据引脚SDA及时钟引脚SCL连接所述充电电路20，其输入输出引脚PD3及PD4连接所述充放电切换电路30，其输入输出引脚PA0、PA1及PA2分别连接所述第一至第三运算放大电路40、41及42。所述单片机U1的参考引脚AREF连接所述稳压管Z1的阴极及控制端，及经所述电阻R1连接所述电压源V1，所述稳压管Z1的阳极接地，所述电容C7及C8并联在所述稳压管Z1的控制端与地之间。所述单片机U1的模拟电压引脚AVCC经所述电感L1连接所述电压源V1，所述电容C5及C6并联在所述单片机U1的模拟电压引脚AVCC与地之间。
请参考图3-4，所述充电电路20包括电容C9-C14、一充电芯片U2、一电位器U3、一电感L2、电阻R2-R11及场效应管Q1及Q2。所述电容C11连接在所述充电芯片U2的输入输出引脚C+与C-之间，所述充电芯片U2的使能引脚SHBN连接所述场效应管Q1的漏极及经所述电阻R2及所述电感L2连接所述电压源V1，所述电阻R3连接在所述场效应管Q1的漏极与地之间，所述场效应管Q1的源极接地，其栅极连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PD2，所述电容C9连接在所述电感L2的第一端与地之间，所述电容C10连接在所述电感L2的第二端与地之间。所述充电芯片U2的输入引脚VIN连接于所述电阻R2与所述电感L2之间的接点，所述充电芯片U2的控制引脚PGOOD连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PD6及经所述电阻R4连接所述充电芯片U2的输入引脚VIN，所述充电芯片U2的电压调整引脚VSEL连接所述场效应管Q2的漏极及经所述电阻R5、R6接地，所述电压源V1连接于所述电阻R5与R6之间的节点。所述场效应管Q2的源极接地，其栅极连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PD5。所述充电芯片U2电流调整引脚PROG经所述电阻R9连接所述电位器U3的输入输出引脚RH，所述电位器U3的输入输出引脚RW连接所述充电芯片U2的电流调整引脚PROG及经所述电阻R8接地，所述电位器U3的电压引脚VDD连接所述电压源V1及经所述电容C14接地，其数据引脚SDA及时钟引脚SCL分别连接所述控制电路10的单片机U1的数据引脚SDA及时钟引脚SCL。所述电阻R7连接在所述充电芯片U2的电流调整引脚PROG与地之间。所述充电芯片U2的侦测引脚COUT连接所述待测电容100的正极及依次经所述电阻R10及R11接地，所述电容C12、C13并联在所述充电芯片U2的侦测引脚COUT与地之间，所述充电芯片U2的充电引脚CX连接于所述电阻R10与R11之间的节点及连接所述充放电切换电路30。
请参考图5，所述充放电切换电路30包括电阻R00及R12、场效应管Q3-Q6及侦测电阻PR1及PR2。所述场效应管Q3的栅极连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PD4，其源极接地，其漏极连接所述场效应管Q4的栅极及经所述电阻R00连接一电压源V2，所述场效应管Q4的源极连接所述待测电容100及经所述侦测电阻PR2连接所述场效应管Q6的源极，所述场效应管Q4的漏极连接所述第三运算放大电路42及经所述侦测电阻PR1连接所述场效应管Q6的漏极及所述充电芯片U2的充电引脚CX，所述场效应管Q6的栅极连接所述场效应管Q5的漏极及经所述电阻R12连接所述电压源V2，所述场效应管Q5的栅极连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PD3，其源极接地。所述侦测电阻PR1的两端连接所述第一运算放大电路40，所述侦测电阻PR2的两端连接所述第二运算放大电路41。
请参考图6，第一至第三运算放大电路40-42的每一运算放大电路均包括输入端AA及BB、输出端CC、电阻R13-R20、放大器U4-U8、电容C15-C19及可变电阻PCR。所述放大器U4的正相输入端经所述电阻R13连接所述输入端AA，所述放大器U4的输出端连接其反相输入端及所述放大器U5的正相输入端，所述电容C15连接在所述放大器U4的输出端与地之间，所述电容C16连接在所述放大器U5的正相输入端与反相输入端之间。所述放大器U5的电压端连接一电压源V3及经所述电容C17接地。所述放大器U5的输出端经所述电阻R15连接所述放大器U6的正相输入端，所述电阻R14连接在所述放大器U5的反相输入端与输出端之间，所述放大器U6的输出端经所述电阻R17连接所述输出端CC。所述电阻R16连接在所述放大器U6的正相输入端与输出端之间。所述放大器U8的正相输入端经所述电阻R20连接所述输入端BB，所述放大器U8的输出端连接其反相输入端及所述放大器U7的反相输入端，所述电容C18连接在所述放大器U7的正相输入端与反相输入端之间，所述电容C19连接在所述放大器U8的输出端与地之间，所述电阻R19连接在所述放大器U7的正相输入端与输出端之间。所述可变电阻PCR连接于所述电阻R19与R14之间。所述放大器U7的输出端经所述电阻R18连接所述放大器U6的反相输入端。其中，所述第一运算放大电路40的输入端AA及BB分别连接所述侦测电阻PR2的两端，其输出端CC连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PA0。所述第二运算放大电路41的输入端AA及BB分别连接所述侦测电阻PR1的两端，其输出端CC连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PA1。所述第三运算放大电路42的输入端AA连接所述充放电切换电路30的场效应管Q4的漏极，其输入端BB接地，其输出端CC连接所述控制电路10的单片机U1的输入输出引脚PA2。
使用时，所述单片机U1从所述指令输入单元50接收一测试指令，并根据所述测试指令通过所述输入输出引脚PD2输出一高电平信号给所述场效应管Q1以使其导通，从而使所述充电芯片U2工作。所述单片机U1通过所述输入输出引脚PD5输出高电平信号或低电平信号给所述场效应管Q2以使其导通或截止，从而调整所述充电芯片U2的充电电压。所述单片机U1通过其输入输出引脚PD4输出一低电平信号给所述场效应管Q3以使其截止，所述场效应管Q4的栅极从所述电压源V2接收电压而导通，同时所述单片机U1的输入输出引脚PD3输出一高电平信号给所述场效应管Q5以使其导通，所述场效应管Q5的漏极输出一低电平信号给所述场效应管Q6的栅极以使其截止，所述充电芯片U2通过其充电引脚CX输出的充电电压通过所述侦测电阻PR1及场效应管Q4为所述待测电容100充电。所述第一运算放大电路40获取所述侦测电阻PR1上的电压并将其放大后输出给所述单片机U1，所述单片机U1根据接收到的充电电压通过其时钟引脚SCL及数据引脚SDA调整所述电位器U3从而调整所述充电芯片U2为所述待测电容100的充电的充电电流，以保证所述待测电容100处于恒流充电状态。
所述充电芯片U2的侦测引脚COUT侦测所述待测电容100上的电压并在所述待测电容100的电压达到饱和电压时通过所述控制引脚PGOOD输出一停止充电信号给所述单片机U1。所述单片机U1接收到停止充电信号后通过其输入输出引脚PD4输出一高电平信号给所述场效应管Q3以使其导通，所述场效应管Q3的漏极输出一低电平信号给所述场效应管Q4以使其截止，所述充电芯片U2通过其充电引脚CX不能输出充电电压给所述待测电容100，即所述充电芯片U2停止对所述待测电容100充电。所述第三运算放大电路40将此时所述待测电容100的饱和电压放大后提供给所述单片机U1，以使所述单片机U1控制所述显示单元60进行显示。所述单片机U1的输入输出引脚PD3输出一低电平信号给所述场效应管Q5以使其截止，所述场效应管Q6的栅极从所述电压源V2接收一高电平信号而导通，此时，所述待测电容100通过所述侦测电阻PR2进行漏电放电，所述第二运算放大电路40获取所述侦测电阻PR2上的漏电电压并将其放大后输出给所述单片机U1，所述单片机U1将接收到的漏电电压通过所述显示单元60进行显示，使用者通过显示的漏电电压及所述侦测电阻PR2的电阻值即可得到所述待测电容100的漏电电流值。
所述电容漏电流测试电路通过所述充电电路20为所述待测电容100充电，并在所述待测电容100充满时通过所述充放电切换电路30控制所述待测电容100进行漏电放电，并通过第二运算放大电路40获取所述待测电容100漏电放电时的漏电电压从而得到所述待测电容100的漏电电流值。

Claims (7)

1.一种电容漏电流测试电路，用于测试一待测电容的漏电流，所述电容漏电流测试电路包括一控制电路、一充电电路、一充放电切换电路、一第一运算放大电路、一显示单元及一指令输入单元，所述控制单元通过所述指令输入单元接收测试指令并根据接收到的测试指令控制所述充电电路通过所述充放电切换电路对所述待测电容进行充电，所述充电电路侦测所述待测电容上的电压并在所述待测电容的电压到达饱和电压时输出一停止充电信号给所述控制电路以使其控制所述充电电路停止为所述待测电容充电，所述控制电路通过所述充放电切换电路控制所述待测电容进行漏电放电，所述第一运算放大电路侦测所述待测电容的漏电电压并将其放大后输出给所述控制电路以使其控制所述显示单元进行显示。
2.如权利要求1所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述电容漏电流测试电路还包括一第二运算放大电路，所述第二运算放大电路用于在充电过程中通过所述充放电切换电路侦测所述待测电容的充电电压并将其放大后输出给所述控制电路，所述控制电路根据接收到的充电电压调整所述充电电路对所述待测电容的充电电流以使充电电路以恒定电流对待测电容进行充电。
3.如权利要求2所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述电容漏电流测试电路还包括一第三运算放大电路，所述第三运算放大电路用于通过所述充放电切换电路侦测所述待测电容的饱和电压并将其放大后提供给所述控制电路以使所述控制电路控制所述显示单元将所述待测电容的饱和电压显示。
4.如权利要求3所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述控制电路包括一单片机、第一至第八电容、第一及第二电阻、一第一电感、一稳压管及一晶体振荡器，所述单片机的第一输入输出引脚连接所述显示单元，所述单片机的第二输入输出引脚连接所述指令输入单元，所述单片机的电压引脚连接一第一电压源，所述单片机的复位引脚经所述第一电阻连接所述第一电压源及经所述第三电容接地，所述第四电容连接在所述第一电压源与地之间，所述单片机的第一时钟引脚经所述第二电容接地，所述单片机的第二时钟引脚经所述第一电容接地，所述晶体振荡器连接在所述单片机的第一及第二时钟引脚之间，所述单片机的第三、第六及第七输入输出引脚、数据引脚及时钟引脚连接所述充电电路，所述单片机的第四及第五输入输出引脚连接所述充放电切换电路，所述单片机的第八至第十输入输出引脚分别连接第一至第三运算放大电路，所述单片机的参考引脚连接所述稳压管的阴极及控制端，所述单片机的参考引脚还经所述第二电阻连接所述第一电压源，所述稳压管的阳极接地，所述第七及第八电容并联在所述稳压管的控制端与地之间，所述单片机的模拟电压引脚经所述第一电感连接所述第一电压源，所述第五及第六电容并联在所述单片机的模拟电压引脚与地之间。
5.如权利要求4所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述充电电路包括第九至第十四电容、一充电芯片、一电位器、一第二电感、第三至第十二电阻及第一及第二场效应管，所述第十一电容连接在所述充电芯片的第一及第二输入输出引脚之间，所述充电芯片的使能引脚连接所述第一场效应管的漏极及经所述第三电阻连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第一电压源，所述第四电阻连接在所述第一场效应管的漏极与地之间，所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的栅极连接所述单片机的第三输入输出引脚，所述第九电容连接在所述第二电感的第二端与地之间，所述第十电容连接在所述第二电感的第一端与地之间，所述充电芯片的输入引脚连接于所述第三电阻与所述第二电感之间的节点，所述充电芯片的控制引脚连接所述控制电路的单片机的第七输入输出引脚及经所述第五电阻连接所述充电芯片的输入引脚，所述充电芯片的电压调整引脚连接所述第二场效应管的漏极及经所述第六及第七电阻接地，所述第一电压源连接于所述第六及第七电阻之间的节点，所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极连接所述控制电路的单片机的第六输入输出引脚，所述充电芯片的电流调整引脚经所述第十电阻连接所述电位器的第一输入输出引脚，所述电位器的第二输入输出引脚连接所述充电芯片的电流调整引脚及经所述第九电阻接地，所述电位器的电压引脚连接所述第一电压源及经所述第十四电容接地，所述电位器的数据引脚及时钟引脚分别连接所述控制电路的单片机的数据引脚及时钟引脚，所述第八电阻连接在所述充电芯片的电流调整引脚与地之间，所述充电芯片的侦测引脚连接所述待测电容的正极及依次经所述第十一及第十二电阻接地，所述待测电容的负极接地，所述第十二及第十三电容并联在所述充电芯片的侦测引脚与地之间，所述充电芯片的充电引脚连接于所述第十一及第十二电阻之间的节点及连接所述充放电切换电路。
6.如权利要求5所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述充放电切换电路包括第十三及第十四电阻、第三至第六场效应管及第一及第二侦测电阻，所述第三场效应管的栅极连接所述控制电路的单片机的第五输入输出引脚，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应管的漏极连接所述第四场效应管的栅极及经所述第十三电阻连接一第二电压源，所述第四场效应管的源极连接所述待测电容的正极及经所述第二侦测电阻连接所述第六场效应管的源极，所述第四场效应管的漏极连接所述第三运算放大电路及经所述第一侦测电阻连接所述第六场效应管的漏极及所述充电芯片的充电引脚，所述第六场效应管的栅极连接所述第五场效应管的漏极及经所述第十四电阻连接所述第二电压源，所述第五场效应管的栅极连接所述控制电路的单片机的第四输入输出引脚，所述第五场效应管的源极接地，所述第一侦测电阻的两端连接所述第二运算放大电路，所述第二侦测电阻的两端连接所述第一运算放大电路。
7.如权利要求6所述的电容漏电流测试电路，其特征在于：所述第一至第三运算放大电路中的每一运算放大电路包括第一及第二输入端、一输出端、第十五至第二十二电阻、第一至第五放大器、第十五至第十九电容及一可变电阻，所述第一放大器的正相输入端经所述第十五电阻连接所述第一输入端，所述第一放大器的输出端连接其反相输入端及所述第二放大器的正相输入端，所述第十五电容连接在所述第一放大器的输出端与地之间，所述第十六电容连接在所述第二放大器的正相输入端与反相输入端之间，所述第二放大器的电压端连接一第三电压源及经所述第十七电容接地，所述第二放大器的输出端经所述第十七电阻连接所述第三放大器的正相输入端，所述第十六电阻连接在所述第二放大器的反相输入端与输出端之间，所述第三放大器的输出端经所述第十七电阻连接所述输出端，所述第十八电阻连接在所述第三放大器的正相输入端与输出端之间，所述第四放大器的正相输入端经所述第二十二电阻连接所述第二输入端，所述第四放大器的输出端连接其反相输入端及所述第五放大器的反相输入端，所述第十八电容连接在所述第五放大器的正相输入端与反相输入端之间，所述第十九电容连接在所述第四放大器的输出端与地之间，所述第二十一电阻连接在所述第五放大器的正相输入端与输出端之间，所述可变电阻连接于所述第二十一与第十六电阻之间，所述第五放大器的输出端经所述第二十电阻连接所述第三放大器的反相输入端，所述第一运算放大电路的第一及第二输入端分别连接所述第二侦测电阻的两端，所述第一运算放大电路的输出端连接所述单片机的第八输入输出引脚，所述第二运算放大电路的第一及第二输入端分别连接所述第一侦测电阻的两端，所述第二运算放大电路的输出端连接所述单片机的第九输入输出引脚，所述第三运算放大电路的第一输入端连接所述第四场效应管的漏极，所述第三运算放大电路的第二输入端接地，所述第三运算放大电路的输出端连接所述单片机的第十输入输出引脚。
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