CN105699810A - 一种电解电容的在路测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解电容的在路测试装置及方法，该装置包括：放电检测单元(200)、参数检测单元(300)和数据处理单元(400)，其中，放电检测单元，被配置为：对在路的待测电解电容进行放电处理，以确定电解电容放电完成；参数检测单元，连接于放电检测单元，且被配置为：在电解电容放电完成后，对电解电容进行检测处理，以获取相应参数；数据处理单元，连接于参数检测单元，且被配置为：基于获取的参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。本发明的方案，可以克服现有技术中测量难度大、可靠性低和影响设备正常使用等缺陷，实现测量难度小、可靠性高和不影响设备正常使用的有益效果。

Description

一种电解电容的在路测试装置及方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体地，涉及一种电解电容的在路测试装置及方法。

背景技术

电子设备，是指由集成电路、晶体管、电子管等电子元器件组成，应用电子技术甚至软件发挥作用的设备。

电解电容作为一种电气元器件，其中，金属箔(例如：铝或钽)为正极，与正极紧贴金属的氧化膜(例如：氧化铝或五氧化二钽)是电介质，负极由导电材料、电解质(可以是液体或固体)和其他材料共同组成；电解电容的正、负极不可接错。

众所周知，电解电容是电子设备中故障率最高、寿命和可靠性最差的元件之一，而电解电容的寿命在很多时候决定了电子设备的使用寿命。长久以来，广大电子工程师普遍缺乏一种有效判别电解电容好坏以及查看电解电容属性参数的检测工具。

现有技术中，存在测量难度大、可靠性低和影响设备正常使用等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提出一种电解电容的在路测试装置及方法，以实现电解电容的在路测试。

本发明一方面提供一种电解电容的在路测试装置，包括：放电检测单元、参数检测单元和数据处理单元，其中，所述放电检测单元，被配置为：对在路的待测电解电容进行放电处理，以确定所述电解电容放电完成；所述参数检测单元，连接于所述放电检测单元，且被配置为：在所述电解电容放电完成后，对所述电解电容进行检测处理，以获取相应参数；所述数据处理单元，连接于所述参数检测单元，且被配置为：基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。

优选地，所述放电检测单元，包括：放电电阻和指示灯，其中，所述放电电阻，被配置为：对所述电解电容进行放电处理，且其阻值与所述电解电容的容量适配；所述指示灯，连接于所述放电电阻，且被配置为：当所述电解电容通过所述放电电阻放电完成时，显示第一状态；否则显示第二状态。

优选地，所述放电电阻，具有阻值调节档位，以在放电处理时根据所述电解电容的容量适配地调节其阻值。

优选地，所述参数检测单元，包括：漏电流检测支路和/或容量检测支路和/或阻抗检测支路和/或损耗角正切值检测支路，其中，所述漏电流检测支路，被配置为：当所述参数包括漏电流时，对所述电解电容的漏电流进行检测；所述容量检测支路，被配置为：当所述参数包括容量时，对所述电解电容的容量进行检测；所述阻抗检测支路，被配置为：当所述参数包括阻抗时，对所述电解电容的阻抗进行检测；所述损耗角正切值检测支路，被配置为：当所述参数包括损耗时，对所述电解电容的损耗角正切值进行检测。

优选地，所述漏电流检测支路，包括：串电阻检测电路，且所述串电阻检测电路被配置为：基于串电阻检测电路电流法检测所述电解电容的漏电流；和/或，所述容量检测支路和所述损耗角正切值检测支路，均包括：电桥，且所述电桥被配置为：基于电桥测试原理检测所述电解电容的容量和/或损耗角正切值；和/或，所述阻抗检测支路，包括：谐波注入电路和电量检测电路；其中，所述谐波注入电路，被配置为：向所述电解电容的阻抗注入预设频率的测试信号；所述电量检测电路，被配置为：基于注入的所述测试信号，检测所述电解电容所在电路中的电量变化信息。

优选地，所述数据处理单元，包括：MUC和电源，其中，所述MUC，连接于所述参数检测单元，且被配置为：基于获取的所述参数，进行运算，以获取用户所需参数值；所述电源，连接于所述MUC，以进行供电。

优选地，所述数据处理单元，还包括：显示屏，其中，所述显示屏，连接于所述MUC，且被配置为对所述MUC的运算过程和/或获取的所述参数值进行显示和/或输出。

与上述装置相匹配，本发明另一方面提供一种电解电容的在路测试方法，包括：基于以上所述的电解电容的在路测试装置，对所述电解电容进行在路测试。

优选地，对所述电解电容进行在路测试，包括：1)对在路的所述电解电容进行放电处理，以确定所述电解电容放电完成；2)在所述电解电容放电完成后，对所述电解电容进行检测处理，以获取相应参数；3)基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。

优选地，步骤2)包括：采用电桥测试原理，根据所述电解电容的电容值大小，选择适配的测试量程和测试频率后，将所述电桥的正负极夹子对应连接于所述电解电容的正负极，以检测所述电解电容的容量和损耗；和/或，采用串电阻检测电路电流法，将所述电解电容的在路测试装置的输出电压调节至所述电解电容的额定电压后，设置稳定时间并连接所述电解电容，以检测所述稳定时间内所述电解电容的漏电流；和/或，采用预设频率的谐波注入法，向所述电解电容注入预设频率的测试信号，通过检测所述电解电容所在电路中的电量变化信息，检测所述电解电容的阻抗。

本发明的方案，通过在路测试，可实现对电解电容放电、充电，可检测电解电容容量、漏电流、阻抗、损耗角正切等关键参数，对于电解电容检测和售后有很大的帮助；并且，便于携带，整机静态电流小，20V电池供电，可以充电；测试频率覆盖100Hz到100kHz；具备DC输入电压保护功能，防止带电电容损伤仪器。

进一步，本发明的方案，通过电解电容在路测试相关属性(例如：可测试电解电容的容量、漏电流、阻抗、损耗角正切)，可实现在路测量，无需将元件拆下，大幅提升检测效率，可以提高工作效率和分析能力；并且，具备电容放电功能，并检测电容是否完全放电；测试结果精度高，误差控制≤5％；可在路测量，无需将元件拆下，大幅提升检测效率。

由此，本发明的方案解决通过电解电容的在路测试，提高测试效率、减小测试难度的问题，从而，克服现有技术中测量难度大、可靠性低和影响设备正常使用的缺陷，实现测量难度小、可靠性高和不影响设备正常使用的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的电解电容的在路测试装置的一实施例的结构示意图；

图2为本发明的电解电容的在路测试装置的一实施例的测试结果表；

图3为本发明的电解电容的在路测试装置中显示界面的一实施例的结构示意图；

图4为本发明的电解电容的在路测试装置中串电阻检测电路的一实施例的结构示意图；

图5为本发明的电解电容的在路测试装置中显示界面的另一实施例的结构示意图；

图6为本发明的电解电容的在路测试装置中电桥的一实施例的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

100-待测电解电容；200-放电检测单元；300-参数检测单元；302-漏电流检测支路；304-容量检测支路；306-阻抗检测支路；308-损耗角正切值检测支路；400-数据处理单元；402-显示屏；404-MCU；406-电源；500-直流电源；502-电流传感器；504-限流电阻；506-待测电容。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，如图1所示，提供了一种电解电容的在路测试装置。该电解电容的在路测试装置包括：放电检测单元200、参数检测单元300和数据处理单元400，其中，所述放电检测单元200，被配置为：对在路的待测电解电容100进行放电处理，以确定所述电解电容100放电完成；所述参数检测单元300，连接于所述放电检测单元200，且被配置为：在所述电解电容100放电完成后，对所述电解电容100进行检测处理，以获取相应参数；所述数据处理单元400，连接于所述参数检测单元300，且被配置为：基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。通过放电检测单元、参数检测单元和数据处理单元的协同作用，可以实现电解电容的在路测试，且安全性好，可靠性高。

其中，在路测试(即在路测量)，即在不拆设备或元件的情况下，直接检测设备或元件在路(元件在电路设备中)的直流电阻、对地电压以及工作电流的检测方法。这种方法可以免去测试时需要有可代换设备或元件的局限性和拆卸设备元件的麻烦，提高检测效率、且不会因为测试时的拆卸导致测试后的安装不当影响电路设备的工作可靠性。

优选地，所述放电检测单元200，包括：放电电阻和指示灯，其中，所述放电电阻，被配置为：对所述电解电容100进行放电处理，且其阻值与所述电解电容100的容量适配；所述指示灯，连接于所述放电电阻，且被配置为：当所述电解电容100通过所述放电电阻放电完成时，显示第一状态(例如：指示灯灭或显示第一颜色)；否则显示第二状态(例如：指示灯亮或显示第二颜色)。通过放电电阻可以安全、可靠地对待测电解电容进行放电处理，且通过指示灯可以及时告知用户放电完成的状态，操作简单，安全性和可靠性均有保障。

在一个例子中，所述放电电阻，具有阻值调节档位，以在放电处理时根据所述电解电容的容量适配地调节其阻值。通过阻值可调的放电电阻，可以适配于多种容量的电解电容，从而可以提升电解电容在路测试的通用性和便捷性。

优选地，所述参数检测单元300，包括：漏电流检测支路302和/或容量检测支路304和/或阻抗检测支路306和/或损耗角正切值检测支路308，其中，所述漏电流检测支路302，被配置为：当所述参数包括漏电流时，对所述电解电容100的漏电流进行检测；所述容量检测支路304，被配置为：当所述参数包括容量时，对所述电解电容100的容量进行检测；所述阻抗检测支路306，被配置为：当所述参数包括阻抗时，对所述电解电容100的阻抗进行检测；所述损耗角正切值检测支路308，被配置为：当所述参数包括损耗时，对所述电解电容100的损耗角正切值进行检测。通过设置多个检测支路，可以在测量时选择适配的支路进行测试，进而可以提高检测的效率，扩大检测的范围，进一步提升用户使用的便捷性。

在一个例子中，所述漏电流检测支路302，包括：串电阻检测电路，且所述串电阻检测电路被配置为：基于串电阻检测电路电流法检测所述电解电容100的漏电流；和/或，所述容量检测支路304和所述损耗角正切值检测支路308，均包括：电桥，且所述电桥被配置为：基于电桥测试原理检测所述电解电容100的容量和/或损耗角正切值；和/或，所述阻抗检测支路306，包括：谐波注入电路和电量检测电路；其中，所述谐波注入电路，被配置为：向所述电解电容100的阻抗注入预设频率的测试信号；所述电量检测电路，被配置为：基于注入的所述测试信号，检测所述电解电容100所在电路中的电量变化信息。通过相应的检测方法支撑相应检测支路的相应参数检测，使得相应检测支路的检测更加方便、检测结果更加精准。

例如：参见图3、图4和图5所示的例子，将待测电容506接入测试电路后，按下电压按钮，根据显示屏的显示，将直流电源500调至待测电容506的额定电压；按下充电按钮，调节电阻量程，并选择充电限流电阻(例如：限流电阻504)，以避免因充电时电流过大而烧坏电阻；然后，按下时间按钮，设置充电时间，待倒计时结束后显示电解电容漏电流值，充电二极管在倒计时期间常亮。该试验结束后，应将电容(例如：待测电容506)放电后再取下，以避免出现事故。

放电时，按下电阻按钮，调节放电电阻的阻值；然后，按下放电按钮，将输入的直流电源500短路，此时MCU发出开关闭合的指令，电容(例如：待测电容506)放电，当电容放电的检测电流(例如：通过电流传感器502检测所得电流)低于预设阈值时，放电二极管灯灭。

其中，参见图3和图4所示的例子，理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失；但是，实际上，因为制造电容的材料中有电阻，因而电容的绝缘介质实质上有损耗，诸如此类的各种原因导致电容实质上存在自身损耗，因而是不“完美”的。电容的自身损耗，表现在外部，就像一个电阻跟电容串联在一起，即“等效串联电阻”(ESR)。

在图3中，放电电阻下方的显示区域为滑动变阻器滑条，用于调节电阻的阻值，最左边阻值最小，最右边阻值最大。

在图3中，上、下、左、右键等按键的使用情况，举例说明如下：

比如测试一个10μF/50V的铝电解电容的漏电流时，首先，需要按下电压按钮，显示屏显示电压选项，三个框可以输出个十百三位数字，量程最大100V，按左右键实现个十百数字的左右移动，例如可以输入50V。其次，按下时间按钮，显示屏显示时间选项，三个框可以输出个十百三位数字，量程最大999s；按下左右键，可以实现个十百数字的左右移动，例如可以输入300s。如果电压输入有误，可以按下上下键，重新进行输出。然后，按下确认键，上端5个菜单会点亮，按下左右键确认所需进行的测试，例如：当光标移到“漏电流”项时，按下确认键，开始漏电流测试，在测试过程中可以随时按下“取消”键取消当前测试，取消测试后，待测电容会进入放电状态。在图3中，“+”、“-”为有极性的电解电容正负极接线端子。

优选地，所述数据处理单元400，包括：MUC404和电源406，其中，所述MUC404，连接于所述参数检测单元300，且被配置为：基于获取的所述参数，进行运算，以获取用户所需参数值；所述电源406，连接于所述MUC404，以进行供电。通过数字处理由微处理器(MCU)作为核心实现，可以提升数据处理的可靠性和精准性，且处理效率高。

更优选地，所述数据处理单元400，还包括：显示屏402，其中，所述显示屏402，连接于所述MUC404，且被配置为对所述MUC404的运算过程和/或获取的所述参数值进行显示和/或输出。例如：可以通过数字显示屏显示测试数值，使得测试结构的输出更为直观和快捷。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在路测试，可实现对电解电容放电、充电，可检测电解电容容量、漏电流、阻抗、损耗角正切等关键参数，对于电解电容检测和售后有很大的帮助；并且，便于携带，整机静态电流小，20V电池供电，可以充电；测试频率覆盖100Hz到100kHz；具备DC输入电压保护功能，防止带电电容损伤仪器。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电解电容的在路测试装置的一种电解电容的在路测试方法。该电解电容的在路测试方法包括：基于以上所述的电解电容的在路测试装置，对所述电解电容100进行在路测试。

优选地，对所述电解电容100进行在路测试，包括：1)对在路的所述电解电容100进行放电处理，以确定所述电解电容100放电完成；2)在所述电解电容放电完成后，对所述电解电容100进行检测处理，以获取相应参数；3)基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。

具体地，步骤2)包括：采用电桥测试原理，根据所述电解电容100的电容值大小，选择适配的测试量程和测试频率后，将所述电桥的正负极夹子对应连接于所述电解电容100的正负极，以检测所述电解电容100的容量和损耗；和/或，采用串电阻检测电路电流法，将所述电解电容100的在路测试装置的输出电压调节至所述电解电容100的额定电压后，设置稳定时间并连接所述电解电容100，以检测所述稳定时间内所述电解电容100的漏电流；和/或，采用预设频率的谐波注入法，向所述电解电容100注入预设频率的测试信号，通过检测所述电解电容100所在电路中的电量变化信息，检测所述电解电容100的阻抗。

例如：基于以上所述的电解电容的在路测试装置，对所述电解电容100进行在路测试的过程，可以包括：

⑴电检测：需测试一个电解电容(例如：电解电容100)或者在路检测某个电容时，如果电解电容带电可能会导致测量结果不准确，严重情况会导致仪器烧毁。根据不同容量的电解电容选择不同的放电电阻，当指示灯灭的时候表示放电完成，可以继续进行测试。

理论上，以上所述的电解电容的在路测试装置，是可以检测所有类型(有极性或者无极性)的电容的；在路测试时，只是不需要拆卸元件，相应的电路设备必须处于断电状态。由一阶电路零输入相应电路分析可知：

$i=\frac{U_O}{R}{e}^{-\frac{1}{RC}t};$

其中，U₀是待测电容的额定电压，R是放电电阻的阻值，C是待测电容的电容值。由以上表达式可以看出，电流是按照指数规律衰减的，衰减速度的快慢取决于指数中的1/(RC)的大小，当C确定时，只能通过调节R的参数来调节放电的快慢。

⑵容量与损耗测试：采用电桥测试原理，根据待测电解电容(例如：电解电容100)的电容值大小、使用频率选择合适的测试量程(μF、nF、pF)和测试频率(100Hz-100kHz)，设置完成后将正负极夹子连接到电容的正负极，可以从显示屏上读取容量值与损耗值。

⑶漏电流测试：采用串电阻检测电路电流法，首先按电压键(参见图3所示的例子)调节仪器输出电压至待检电容的额定电压，然后按时间键(参见图3所示的例子)设置充电时间(最大为6分钟)，连接电容，记录倒计时结束后显示屏会显示的漏电流值。

⑷阻抗测试：采用高频谐波注入法，向被测电容注入高频测试信号，通过检测电路中的电量变化，经过相应的算法处理，以数字显示屏为终端显示出电容的阻抗值。

例如：参见图6所示的例子，U_i是输入电压，RX是被测电阻，Rp是可调电阻，设R3/R4＝n。通过调节Rp，可以使电桥的电压表指示U_O＝0，从而可求得未知的RX的阻值。当电压表指示U_O＝0时，说明此时电桥处于平衡状态，则有：RX/Rp＝R3/R4＝n，RX＝Rp*R3/R4＝nRp，Rp可以通过MCU的计算进行调节，以达到对RX精确测量的目的。当RX变化时，需要重新调节Rp，以使电桥达到新的平衡。

又如：10μF/50V电解电容，在环境温度22℃时测试，选择测试频率分别为100Hz、200Hz、400Hz、750Hz、1.2KHz、3KHz、5KHz、10KHz、15.7KHz、30KHz、75KHz、150KHz，测试结果制表如图2所示。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过电解电容在路测试相关属性(例如：可测试电解电容的容量、漏电流、阻抗、损耗角正切)，可实现在路测量，无需将元件拆下，大幅提升检测效率，可以提高工作效率和分析能力；并且，具备电容放电功能，并检测电容是否完全放电；测试结果精度高，误差控制≤5％；可在路测量，无需将元件拆下，大幅提升检测效率。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电解电容的在路测试装置，其特征在于，包括：放电检测单元(200)、参数检测单元(300)和数据处理单元(400)，其中，

所述放电检测单元(200)，被配置为：对在路的待测电解电容(100)进行放电处理，以确定所述电解电容(100)放电完成；

所述参数检测单元(300)，连接于所述放电检测单元(200)，且被配置为：在所述电解电容(100)放电完成后，对所述电解电容(100)进行检测处理，以获取相应参数；

所述数据处理单元(400)，连接于所述参数检测单元(300)，且被配置为：基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放电检测单元(200)，包括：放电电阻和指示灯，其中，

所述放电电阻，被配置为：对所述电解电容(100)进行放电处理，且其阻值与所述电解电容(100)的容量适配；

所述指示灯，连接于所述放电电阻，且被配置为：当所述电解电容(100)通过所述放电电阻放电完成时，显示第一状态；否则显示第二状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述放电电阻，具有阻值调节档位，以在放电处理时根据所述电解电容的容量适配地调节其阻值。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述参数检测单元(300)，包括：漏电流检测支路(302)和/或容量检测支路(304)和/或阻抗检测支路(306)和/或损耗角正切值检测支路(308)，其中，

所述漏电流检测支路(302)，被配置为：当所述参数包括漏电流时，对所述电解电容(100)的漏电流进行检测；

所述容量检测支路(304)，被配置为：当所述参数包括容量时，对所述电解电容(100)的容量进行检测；

所述阻抗检测支路(306)，被配置为：当所述参数包括阻抗时，对所述电解电容(100)的阻抗进行检测；

所述损耗角正切值检测支路(308)，被配置为：当所述参数包括损耗时，对所述电解电容(100)的损耗角正切值进行检测。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述漏电流检测支路(302)，包括：串电阻检测电路，且所述串电阻检测电路被配置为：基于串电阻检测电路电流法检测所述电解电容(100)的漏电流；

所述容量检测支路(304)和所述损耗角正切值检测支路(308)，均包括：电桥，且所述电桥被配置为：基于电桥测试原理检测所述电解电容(100)的容量和/或损耗角正切值；

和/或，

所述阻抗检测支路(306)，包括：谐波注入电路和电量检测电路；其中，所述谐波注入电路，被配置为：向所述电解电容(100)的阻抗注入预设频率的测试信号；所述电量检测电路，被配置为：基于注入的所述测试信号，检测所述电解电容(100)所在电路中的电量变化信息。

6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(400)，包括：MUC(404)和电源(406)，其中，

所述MUC(404)，连接于所述参数检测单元(300)，且被配置为：基于获取的所述参数，进行运算，以获取用户所需参数值；

所述电源(406)，连接于所述MUC(404)，以进行供电。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元(400)，还包括：显示屏(402)，其中，

所述显示屏(402)，连接于所述MUC(404)，且被配置为对所述MUC(404)的运算过程和/或获取的所述参数值进行显示和/或输出。

8.一种电解电容的在路测试方法，其特征在于，包括：基于权利要求1-7任一所述的电解电容的在路测试装置，对所述电解电容(100)进行在路测试。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述电解电容(100)进行在路测试，包括：

1)对在路的所述电解电容(100)进行放电处理，以确定所述电解电容(100)放电完成；

2)在所述电解电容放电完成后，对所述电解电容(100)进行检测处理，以获取相应参数；

3)基于获取的所述参数，进行数据处理，以获取用户所需参数值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2)包括：

采用电桥测试原理，根据所述电解电容(100)的电容值大小，选择适配的测试量程和测试频率后，将所述电桥的正负极夹子对应连接于所述电解电容(100)的正负极，以检测所述电解电容(100)的容量和损耗；

和/或，

采用串电阻检测电路电流法，将所述电解电容(100)的在路测试装置的输出电压调节至所述电解电容(100)的额定电压后，设置稳定时间并连接所述电解电容(100)，以检测所述稳定时间内所述电解电容(100)的漏电流；

和/或，

采用预设频率的谐波注入法，向所述电解电容(100)注入预设频率的测试信号，通过检测所述电解电容(100)所在电路中的电量变化信息，检测所述电解电容(100)的阻抗。