CN104614614A - 一种电感饱和特性测试电路及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种电感饱和特性测试电路及测试方法，本发明同现有技术相比，电路简单可靠，不需要昂贵的信号发生设备，整个系统仅使用一节锂电池供电，节能环保且方便携带，测试电压可大小调节，适应各种不同的待测设备使用；使用大容量电解电容作为冲击电流供电设备，利用其电压稳定且可以提供瞬间大功率大电流的特点，并经过限流电阻充电，防止测试瞬间电源被短路而引起供电电源损坏；使用低导通电阻的金属-氧化物半导体场效应晶体管作为开关管，具有导通压降低，测量误差小的优点；使用电流互感器测量电流波形，具有反应速度快，测量精度高，制作简单，成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种电感饱和特性测试电路及测试方法。
背景技术
在逆变焊机以及开关电源领域，电感是属于一种关键性的元器件，电感的主要技术指标有电感的电感量以及饱和电流。在电感饱和的时候，电感的电感量会急剧减小，相当于直接短路，这往往对电路产生致命性的伤害。因此，对于电路可靠性设计而言，避免电感饱和具有相当重要的意义。
目前，电感的电感量测试设备有LRC电桥等，但这种设备通常只能在很小电流的情况下，对电感的电感量大小进行测试，而大电流情况下电感的特性则无法测量。
现有的测量电感饱和特性的方法一般有电压电流法，这种方法需要给电感持续通过电流来测试电感的特性，其对设备要求高且功耗大，而一些改进后的方法则具有电路以及控制方式复杂，需求设备过多的缺陷。
因此，需要设计一种使用简单可靠、成本低廉的电路及测试方法来解决电感饱和特性的测试问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种使用简单可靠、成本低廉的电路及测试方法来解决电感饱和特性的测试问题。
为了达到上述目的，本发明设计了一种电感饱和特性测试电路，包括电源、开关、电阻、电容、二极管、三极管，其特征在于：芯片的DRC引脚串联电阻一后，分三路分别与开关的一端、电容一的一端以及芯片的VCC引脚连接，开关的另一端与电池的正极连接，芯片的TC引脚与电容二的一端连接，芯片的CII引脚分三路分别与电阻二的一端、滑动变阻器的一端以及滑动端连接，芯片的SWE引脚分两路分别与电感的一端以及二极管的阴极连接，二极管的阳极接地，滑动变阻器的另一端、电感的另一端、电阻三的一端以及按钮的一端连接后，与VCC电源连接，电阻三的另一端分四路分别与待测电感的一端、电解电容三、电解电容四以及电解电容五的正极连接，待测电感的另一端与开关管的漏电极连接，开关管的门极串联电阻五后，分两路分别与按钮的另一端以及电阻四的一端连接，开关管的源极与电流互感器的原线圈一端连接，电流互感器的副线圈两端并联检测电阻后，与示波器连接，电池的负极、电容一的另一端、芯片的GND引脚、电容二的另一端、电阻二的另一端、电解电容三的负极、电解电容四的负极、电解电容五的负极、电阻四的另一端以及电流互感器的原线圈另一端接地。
所述的芯片的型号为MC34063。
所述的开关管为金属-氧化物半导体场效应晶体管。
所述的开关管为多个金属-氧化物半导体场效应晶体管并联。
电感饱和特性测试电路依次按如下步骤完成测试，步骤1 ，合上开关，等待电解电容三、电解电容四和电解电容五充电；步骤2，将示波器的探头连接到检测电阻两端，并将示波器设置为边沿和单次触发功能；步骤3，按下按钮，捕捉检测电阻两端电压波形，观测波形拐点；步骤4，根据公式：饱和电流=电流互感器变化*拐点电压/检测电阻阻值，计算电感的饱和电流数值。
本发明同现有技术相比，电路简单可靠，不需要昂贵的信号发生设备，整个系统仅使用一节锂电池供电，节能环保且方便携带，测试电压可大小调节，适应各种不同的待测设备使用；使用大容量电解电容作为冲击电流供电设备，利用其电压稳定且可以提供瞬间大功率大电流的特点，并经过限流电阻充电，防止测试瞬间电源被短路而引起供电电源损坏；使用低导通电阻的金属-氧化物半导体场效应晶体管作为开关管，具有导通压降低，测量误差小的优点；使用电流互感器测量电流波形，具有反应速度快，测量精度高，制作简单，成本低廉的特点。
附图说明
图1为本发明的电路示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步描述。
参见图1，本发明设计了一种电感饱和特性测试电路，包括电源、开关、电阻、电容、二极管、三极管。芯片U1的DRC引脚串联电阻一R1后，分三路分别与开关SW1的一端、电容一C1的一端以及芯片U1的VCC引脚连接，开关SW1的另一端与电池B1的正极连接，芯片U1的TC引脚与电容二C2的一端连接，芯片U1的CII引脚分三路分别与电阻二R2的一端、滑动变阻器VR1的一端以及滑动端连接，芯片U1的SWE引脚分两路分别与电感L1的一端以及二极管D1的阴极连接，二极管D1的阳极接地，滑动变阻器VR1的另一端、电感L1的另一端、电阻三R3的一端以及按钮SW2的一端连接后，与VCC电源连接，电阻三R3的另一端分四路分别与待测电感L2的一端、电解电容三C3、电解电容四C4以及电解电容五C5的正极连接，待测电感L2的另一端与开关管T1的漏电极连接，开关管T1的门极串联电阻五R5后，分两路分别与按钮SW2的另一端以及电阻四R4的一端连接，开关管T1的源极与电流互感器CT的原线圈一端连接，电流互感器CT的副线圈两端并联检测电阻R6后，与示波器连接，电池B1的负极、电容一C1的另一端、芯片U1的GND引脚、电容二C2的另一端、电阻二R2的另一端、电解电容三C3的负极、电解电容四C4的负极、电解电容五C5的负极、电阻四R4的另一端以及电流互感器CT的原线圈另一端接地。
本发明中，芯片U1的型号为MC34063。
开关管T1为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者多个金属-氧化物半导体场效应晶体管并联。
电感饱和特性测试电路依次按如下步骤完成测试，步骤1 ，合上开关SW1，等待电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5充电；步骤2，将示波器的探头连接到检测电阻两端，并将示波器设置为边沿和单次触发功能；步骤3，按下按钮SW2，捕捉检测电阻两端电压波形，观测波形拐点；步骤4，根据公式：饱和电流=电流互感器变化*拐点电压/检测电阻阻值，计算电感的饱和电流数值。
本发明在工作时，芯片U1进行升压，其目的是给后端电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5提供更大的瞬间脉冲能量，实现大功率电感饱和电流的测量。
电容二C2是芯片U1的震荡频率电容，调节滑动变阻器VR1的滑动端可以调节VCC电压，用以测试不同功率等级电感的饱和电流测量。
电池B1电压升压后，通过电阻尔R2给电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5充电，电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5是大容量的电解电容器，采用并联的方式以减小等效串联电阻。
按钮SW2是触发开关，当按下按钮SW2，开关管T1的门极变为高电平，开关管T1触发导通，电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5通过待测电感L2进行放电。由于电解电容三C3、电解电容四C4和电解电容五C5的容量很大，因此在这个状态下待测电感L2两端相当于接入了恒压源，此时待测电感L2里的电流线性上升，当电流上升到待测电感L2的饱和电流时，由于电感量迅速下降，因此待测电感L2里的电流会急剧上升。此电流波形通过电流互感器CT以及检测电阻反应出来，使用示波器探头接检测电阻R6两端，测得的波形即为待测电感L2里的电流波形，通过观测波形拐点，可以很方便的读出电感的饱和电流值。
此电路中由于加入了电阻二R2，因此在电容被电感短路放电时限制了电源输出电流的大小，起到了保护电源防止电源烧损的作用。
开关管T1的选择应选用超低导通电阻的金属-氧化物半导体场效应晶体管，或者使用多个金属-氧化物半导体场效应晶体管并联的方式，以减小通态压降。
Claims (5)
1.一种电感饱和特性测试电路，包括电源、开关、电阻、电容、二极管、三极管，其特征在于：芯片（U1）的DRC引脚串联电阻一（R1）后，分三路分别与开关（SW1）的一端、电容一（C1）的一端以及芯片（U1）的VCC引脚连接，开关（SW1）的另一端与电池（B1）的正极连接，芯片（U1）的TC引脚与电容二（C2）的一端连接，芯片（U1）的CII引脚分三路分别与电阻二（R2）的一端、滑动变阻器（VR1）的一端以及滑动端连接，芯片（U1）的SWE引脚分两路分别与电感（L1）的一端以及二极管（D1）的阴极连接，二极管（D1）的阳极接地，滑动变阻器（VR1）的另一端、电感（L1）的另一端、电阻三（R3）的一端以及按钮（SW2）的一端连接后，与VCC电源连接，电阻三（R3）的另一端分四路分别与待测电感（L2）的一端、电解电容三（C3）、电解电容四（C4）以及电解电容五（C5）的正极连接，待测电感（L2）的另一端与开关管（T1）的漏电极连接，开关管（T1）的门极串联电阻五（R5）后，分两路分别与按钮（SW2）的另一端以及电阻四（R4）的一端连接，开关管（T1）的源极与电流互感器（CT）的原线圈一端连接，电流互感器（CT）的副线圈两端并联检测电阻（R6）后，与示波器连接，电池（B1）的负极、电容一（C1）的另一端、芯片（U1）的GND引脚、电容二（C2）的另一端、电阻二（R2）的另一端、电解电容三（C3）的负极、电解电容四（C4）的负极、电解电容五（C5）的负极、电阻四（R4）的另一端以及电流互感器（CT）的原线圈另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种电感饱和特性测试电路，其特征在于：所述的芯片（U1）的型号为MC34063。
3.根据权利要求1所述的一种电感饱和特性测试电路，其特征在于：所述的开关管（T1）为金属-氧化物半导体场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的一种电感饱和特性测试电路，其特征在于：所述的开关管（T1）为多个金属-氧化物半导体场效应晶体管并联。
5.如权利要求1所述的一种电感饱和特性测试电路的测试方法，其特征在于：依次按如下步骤完成测试，步骤1 ，合上开关（SW1），等待电解电容三（C3）、电解电容四（C4）和电解电容五（C5）充电；步骤2，将示波器的探头连接到检测电阻两端，并将示波器设置为边沿和单次触发功能；步骤3，按下按钮（SW2），捕捉检测电阻两端电压波形，观测波形拐点；步骤4，根据公式：饱和电流=电流互感器变化*拐点电压/检测电阻阻值，计算电感的饱和电流数值。
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