CN110031707A - Ntc热敏电阻的可靠性测试装置和测试方法 - Google Patents

Ntc热敏电阻的可靠性测试装置和测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置，包括电源、测试单元和控制单元，所述的测试单元由待测NTC热敏电阻、受控于所述控制单元的继电器、负载串联而成并与所述的电源连接，所述的测试单元和控制单元均至少一个，所述的控制单元稳定输出矩形波信号使被其控制的继电器开关闭合或断开并以此控制对应的测试单元导通或断开。本发明还提供了一种NTC热敏电阻的可靠性测试方法，采用本发明的NTC热敏电阻的可靠性测试装置，对备选的NTC热敏电阻进行可靠性测试，保证选出的NTC热敏电阻的抑制冲击电流能力匹配负载设备在电路中实际产生的冲击电流，同时消耗的功率最小，而且在负载设备的有效使用期内会一直稳定发挥作用。

Description

NTC热敏电阻的可靠性测试装置和测试方法
技术领域
本发明涉及NTC热敏电阻性能检测技术领域，更确切地说涉及一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置和测试方法。
背景技术
电路在接通大型感性负载时，常会出现大的过电流冲击，这个过电流也叫冲击电流。例如当接通大功率的环形变压器，冲击电流甚至能达到100安培以上，严重危及设备安全工作。为了避免在电路接通瞬间产生的冲击电流造成设备损害，可以在电路中串接一个NTC热敏电阻，能有效抑制冲击电流。在完成冲击电流抑制作用后， NTC热敏电阻迅速发热、温度升高，其电阻值会在毫秒级的时间内迅速下降到一个很小的级别，消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的设备工作电流造成影响。而断电后，NTC热敏电阻随着自身的冷却，电阻值会逐渐恢复到标称零功率电阻值，恢复时间需要几十秒到几分钟不等。下一次启动时，又按上述过程循环。当电路关断时，因为NTC热敏电阻必须要从高温低阻状态完全恢复到常温高阻状态才能达到与上一次同等的冲击电流抑制效果，所以使用了NTC热敏电阻的电路不能频繁开关。
在具体应用中，厂家制造工艺不稳定会引起设备实际参数与设计参数不完全匹配，而用测量仪器直接测量设备的冲击电流也会由于测量仪器引入的阻抗干扰或测量误差使设备在启动瞬间产生的冲击电流不能被准确掌握，这给NTC热敏电阻的选型带来了困难。若是选用的NTC热敏电阻抑制冲击电流的能力不能与负载在电路中产生的冲击电流匹配，例如余量过大则会增加电路的损耗，影响效率，而余量过小则会缩短NTC热敏电阻的工作寿命，进而影响负载设备正常工作。当前对NTC热敏电阻抑制冲击电流的应用中，往往只对NTC热敏电阻抑制冲击电流的能力做简单的测试，并没有过多考虑NTC热敏电阻在实际应用电路中长期承受压力是否会影响其寿命，导致选定的NTC热敏电阻在短期内可以正常工作，但是并不能保证其在负载设备的有效使用期内会一直稳定发挥作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置，对备选的NTC热敏电阻进行可靠性测试，保证选出的NTC热敏电阻的抑制冲击电流能力匹配负载设备在电路中实际产生的冲击电流，同时消耗的功率最小，而且在负载设备的有效使用期内会一直稳定发挥作用。
本发明的技术解决方案是，提供一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置，包括电源、测试单元和控制单元，所述的测试单元由待测NTC热敏电阻、受控于所述控制单元的继电器、负载串联而成并与所述的电源连接，所述的测试单元和控制单元均至少一个，所述的控制单元稳定输出矩形波信号使被其控制的继电器开关闭合或断开并以此控制对应的测试单元导通或断开。
本发明的技术方案具有以下优点：
本发明改进了应用NTC热敏电阻抑制冲击电流的电路，并将其用于测试NTC热敏电阻针对冲击电流的可靠性，由控制电路输出电信号控制NTC热敏电阻的老化测试进程，原理简单且操作简便。本发明的NTC热敏电阻的可靠性测试装置还可以同时接入多组所述的测试单元使多个NTC热敏电阻可以同时进行可靠性测试，减少总的测试时间，提高测试效率。
作为改进，所述测试单元中继电器的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻形成两条单控双阻支路，两条所述的单控双阻支路都与所述的负载串联。采用这种方式可以使用同一个继电器同时控制两个NTC热敏电阻，提高器件的利用率与测试效率。
作为改进，在上述任意一个NTC热敏电阻的可靠性测试装置中，所述的测试单元至少两个，所述的控制单元只有一个，所有所述测试单元中的继电器都由该所述控制单元控制。如果继电器只有一组触点开关有串联待测NTC热敏电阻，则所有的待测NTC热敏电阻的可靠性测试都同时进行；如果是继电器的两组触点开关分别有串联一个待测NTC热敏电阻，则同一时刻每个测试单元中都有一个待测NTC热敏电阻接受可靠性测试，每个测试单元的可靠性测试进程都是一致的。此方案大大提高器件的利用率与测试效率。
作为改进，所述的测试单元是由所述的待测NTC热敏电阻和继电器串联成电阻支路后，再由所述的负载与至少两条并联的所述电阻支路串联而成，同一个所述测试单元中的所有继电器都受控于各不相同的控制单元，且同一时刻同一个所述测试单元中只有一条所述的电阻支路导通。采用这种方式可以使用同一个负载同期测试多个NTC热敏电阻，既能提高设备利用率，又能排除不同负载差异对测试结果的影响。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种NTC热敏电阻的可靠性测试方法，采用本发明的NTC热敏电阻的可靠性测试装置，对备选的NTC热敏电阻进行可靠性测试，保证选出的NTC热敏电阻的抑制冲击电流能力匹配负载设备在电路中实际产生的冲击电流，同时消耗的功率最小，而且在负载设备的有效使用期内会一直稳定发挥作用。
本发明采取的技术解决方案是，提供一种NTC热敏电阻的可靠性测试方法，包括以下主要步骤：
S1：根据测试使用电源的类型和电压值、负载的设计参数，选定合适型号的NTC热敏电阻作为待测NTC热敏电阻；
S2：将S1中选定的待测NTC热敏电阻接入权利要求1至权利要求4中任何一项所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置中进行测试；
S3：调试所述的控制单元使其稳定输出矩形波信号，设置所述矩形波信号的周期和占空比，使任意一个所述待测NTC热敏电阻单次导通的时间不小于负载产生的冲击电流的持续时间，使任意一个所述待测NTC热敏电阻两次导通的间隔时间不小于使该所述待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间，根据负载在实际工况下的设计寿命设置所述控制单元输出矩形波信号的周期数量；
S4：等待所述的控制单元输出全部周期数量的矩形波信号；
S5：判断被测NTC热敏电阻是否损坏。
本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的NTC热敏电阻的可靠性测试方法采用上述NTC热敏电阻的可靠性测试装置测试NTC热敏电阻的抗冲击电流能力，并通过调试矩形波信号的频率、占空比和周期数量来模拟负载设备的实际工况与设计寿命，同时通过控制矩形波信号的输出来控制NTC热敏电阻的老化测试进程，原理简单且操作简便，而且多个NTC热敏电阻可同期或同时进行可靠性测试，减少总的测试时间，提高测试效率。
作为改进，在步骤S1中选定合适型号的NTC热敏电阻采用的方法如下：根据测试使用的电源电压U、负载设计参数中的冲击电流Imax，粗略计算待选NTC热敏电阻的标称电阻值R25，应用直流电源则使R25≥U/Imax，应用交流电源则使R25≥1.414U/Imax；根据测试使用的电源电压U、负载参数中的工作电流I、多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的额定功率Pn，计算多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的热电容C及其长期连续工作在工况温度下的电阻RT，使C≤2*Pn/U2，使RT≤Pn/I2；在多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻中，选择元件参数R25、Pn以及与Pn对应的C、RT均符合条件的NTC热敏电阻作为待测NTC热敏电阻。如此，可以快速圈定待测NTC热敏电阻的型号范围。
作为改进，在步骤S3中可以采用波形、频率与占空比均可调的信号发生器实现使所述的控制单元稳定输出矩形波信号，简单方便。
作为改进，在步骤S4中判断被测NTC热敏电阻是否损坏的方法是，检查被测NTC热敏电阻的外观有无裂纹，或采用万用表分别检测被测NTC热敏电阻在常温下与加热后的电阻值是否正常。
作为改进，在步骤S4中所述的控制单元输出全部周期数量的矩形波信号之前增加至少一次对被测NTC热敏电阻的检测。如此，若被测NTC热敏电阻在负载设计寿命之前就已损坏的，可尽早发现，后续测试也就没必要进行了，节省了测试时间，能更有效地控制整个测试进程。
作为改进，当所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置中的负载是变压器时，则在所述变压器的次级线圈上接入电压表或示波器，随时观察所述变压器的输出电压是否正常，省略步骤S5。如此，通过所述的电压表或示波器观察所述变压器的输出电压，随时都可以判断出被测NTC热敏电阻是否在稳定发挥抑制冲击电流的作用。
附图说明
图1为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第一实施例的电路连接示意图。
图2为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第二实施例的电路连接示意图。
图3为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第三实施例的电路连接示意图。
图4为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第四实施例的电路连接示意图。
图5为图4中提出的实施例的控制单元时序示意图。
图6为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第五实施例的电路连接示意图。
图7为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第六实施例的电路连接示意图。
图8为本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第七实施例的电路连接示意图。
图9为负载是变压器时，本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试方法第八实施例的电路连接示意图。
图中所示：1、继电器，2、NTC热敏电阻，3、负载，4、控制单元，5、变压器，6、示波器。
具体实施方式
为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提出的NTC热敏电阻可靠性的测试装置实施例参照图1至图4和图5至图9，所有实施例中电源均为220V的交流电。
实施例1参照图1，将电源、单个待测NTC热敏电阻2、继电器1、负载3串联搭建成测试装置，另设置控制单元4独立控制所述的继电器动作使所述的测试装置的电路导通或断开。
实施例2参照图2，至少两组由待测NTC热敏电阻2、受控于所述控制单元的继电器1、负载3串联而成的测试单元与所述的电源连接搭建成测试装置，每个所述继电器1的动作都由独立的控制单元4实施控制，至少两个待测NTC热敏电阻2可接入测试装置中接受可靠性测试。
实施例3参照图3，至少两组由待测NTC热敏电阻2、受控于所述控制单元的继电器1、负载3串联而成的测试单元与所述的电源连接搭建成测试装置，所有测试装置中的继电器1都由同一个控制单元4控制，所有待测NTC热敏电阻2在测试装置中同时接受可靠性测试。
实施例4参照图4，由所述的待测NTC热敏电阻2和继电器4串联成电阻支路，至少两条所述的电阻支路并联后再与负载3、电源串联形成测试装置，每个继电器1的动作都由独立的控制单元4实施控制。至少两个待测NTC热敏电阻2在测试装置中接受可靠性测试，但是同一时刻只有一个待测NTC热敏电阻2导通进行测试。本实施例的测试效率最高时，控制单元输出的矩形波信号时序参照图5，同一时刻只有一条所述的测试单元导通，所有测试单元中的待测NTC热敏电阻2同期交替接受可靠性测试。但是此方案对所有继电器1的开关动作时序设计要求很高，继电器1对应控制单元4的输出信号在时序上必须相互协调，以保证同一时间只有一个NTC热敏电阻2导通接受可靠性测试。
实施例5参照图6，继电器1的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻2形成两条单控双阻支路，两条所述的单控双阻支路都与所述的负载3串联后组成测试单元，所述的测试单元接入电源搭建成测试装置，控制单元4独立控制所述的继电器动作使所述的测试装置的电路导通或断开。同一时刻只有一个待测NTC热敏电阻2导通，两个待测NTC热敏电阻2同期交替接受可靠性测试。
实施例6参照图7，继电器1的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻2形成两条单控双阻支路，两条所述的单控双阻支路都与所述的负载3串联后组成测试单元，至少两个测试单元与所述的电源连接搭建成测试装置，每个所述的继电器1都由独立的控制单元4实施控制，每个测试单元中的NTC热敏电阻2都是同期交替接受可靠性测试。
实施例7参照图8，继电器1的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻2形成两条单控双阻支路，两条所述的单控双阻支路都与所述的负载3串联后组成测试单元，至少两个测试单元与所述的电源连接搭建成测试装置，所有测试单元中的继电器1都由同一个控制单元4控制。同一时刻每个测试单元中都有一个待测NTC热敏电阻2接受可靠性测试，每个测试单元的可靠性测试进程都是一致的。
实施例8参照图9，负载是变压器，在实施例1的基础上，在所述变压器5的次级线圈上接入示波器6随时观察所述变压器5的输出电压。
实施例1至8所采用的NTC热敏电阻可靠性的测试方法，包括以下步骤：
S1：NTC热敏电阻选型，根据测试使用的电源电压U、负载设计参数中的冲击电流Imax，粗略计算待选NTC热敏电阻的标称电阻值R25，应用直流电源则使R25≥U/Imax，应用交流电源则使R25≥1.414U/Imax；根据测试使用的电源电压U、负载参数中的工作电流I、多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的额定功率Pn，计算多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的热电容C及其长期连续工作在工况温度下的电阻RT，使C≤2*Pn/U2，使RT≤Pn/I2；在多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻中，选择元件参数R25、Pn以及与Pn对应的C、RT均符合条件的NTC热敏电阻作为测试对象；
S2：将S1中选定的待测NTC热敏电阻接入实施例1至8中任何一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置中进行测试；
S3：采用波形、频率与占空比均可调的信号发生器调试所述的控制单元使其稳定输出矩形波信号，设置所述矩形波信号的周期和占空比，使任意一个所述待测NTC热敏电阻单次导通的时间不小于冲击电流的持续时间，使任意一个所述待测NTC热敏电阻两次导通的间隔时间不小于使该所述待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间，根据负载在实际工况下的设计寿命设置所述控制单元输出矩形波信号的周期数量；
S4：应用实施例1至7中任何一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置的，等待所述的控制单元输出矩形波信号达到全部周期数量1/2处、3/4处和测试完毕时，进入S5步骤；应用实施例8的NTC热敏电阻的可靠性测试装置的，则在测试期间通过所述的示波器观察所述变压器的输出电压，随时判断被测NTC热敏电阻是否在稳定发挥抑制冲击电流的作用，直至测试结束，期间一旦发现被测NTC热敏电阻工作异常立即终止测试；
S5：判断被测NTC热敏电阻是否损坏，采用检查被测NTC热敏电阻的外观有无裂纹的方式，或采用万用表分别检测被测NTC热敏电阻在常温下与加热后的电阻值是否正常的方式；若所述的控制单元输出矩形波信号未达到全部周期数量，则返回S4等待下一个检查时间点；若已测试完毕，则结束对被测NTC热敏电阻的可靠性测试。
在步骤S3中，负载设备的实际工况就用矩形波信号的周期和占空比来模拟实现。例如，负载设备上电启动后从冲击电流产生到电流过渡成正常的工作电流这个时间段为t1，待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间为t2，则矩形波信号的最小周期为(t1+t2)；若待测NTC热敏电阻是在矩形波信号为高电平时接入测试装置的，则矩形波信号的最小脉宽为t1，对应的占空比为t1/(t1+t2)；若待测NTC热敏电阻是在矩形波信号为低电平时接入测试装置的，则矩形波信号的最小脉宽为t2，对应的占空比为t2/(t1+t2)。实际应用中，矩形波信号的高、低电平持续时间必须留有余量，使高/低电平持续时间大于t1，低/高电平持续时间大于t2。
当NTC热敏电阻的可靠性测试装置采用所述继电器的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻的方案时，所述矩形波信号的占空比为50%，矩形波的脉宽既要不小于冲击电流的持续时间，又要不小于使待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间。例如，负载设备上电启动后从冲击电流产生到电流过渡成正常的工作电流这个时间段为t1，待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间为t2，则矩形波信号的高/低电平的最小持续时间即矩形波信号的半周期不得小于t1与t2两者中的较大值max(t1，t2)。
在步骤S3中，负载设备的设计寿命就用矩形波信号的周期数量来模拟实现。例如，负载设备设计寿命是T年，实际工况是每天开机a次，则控制单元输出矩形波信号的周期数不得小于a*365*T。
以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种NTC热敏电阻的可靠性测试装置，其特征在于，包括电源、测试单元和控制单元，所述的测试单元由待测NTC热敏电阻、受控于所述控制单元的继电器、负载串联而成并与所述的电源连接，所述的测试单元和控制单元均至少一个，所述的控制单元稳定输出矩形波信号使被其控制的继电器开关闭合或断开并以此控制对应的测试单元导通或断开。
2.根据权利要求1所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置，其特征在于，所述测试单元中继电器的两组触点开关分别串联一个待测NTC热敏电阻形成两条单控双阻支路，两条所述的单控双阻支路都与所述的负载串联。
3.根据权利要求1或2所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置，其特征在于，所述的测试单元至少两个，所述的控制单元只有一个，所有所述测试单元中的继电器都由该所述控制单元控制。
4.根据权利要求1所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置，其特征在于，所述的测试单元是由所述的待测NTC热敏电阻和继电器串联成电阻支路后，再由所述的负载与至少两条并联的所述电阻支路串联而成，同一个所述测试单元中的所有继电器都受控于各不相同的控制单元，且同一时刻同一个所述测试单元中只有一条所述的电阻支路导通。
5.一种NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，包括以下主要步骤：
S1：根据测试使用电源的类型和电压值、负载的设计参数，选定合适型号的NTC热敏电阻作为待测NTC热敏电阻；
S2：将S1中选定的待测NTC热敏电阻接入权利要求1至权利要求4中任何一项所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置中进行测试；
S3：调试所述的控制单元使其稳定输出矩形波信号，设置所述矩形波信号的周期和占空比，使任意一个所述待测NTC热敏电阻单次导通的时间不小于负载产生的冲击电流的持续时间，使任意一个所述待测NTC热敏电阻两次导通的间隔时间不小于使该所述待测NTC热敏电阻从高温低阻状态恢复到常温高阻状态所需的时间，根据负载在实际工况下的设计寿命设置所述控制单元输出矩形波信号的周期数量；
S4：等待所述的控制单元输出全部周期数量的矩形波信号；
S5：判断被测NTC热敏电阻是否损坏。
6.根据权利要求5所述的NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，在步骤S1中选定合适型号的NTC热敏电阻采用的方法如下：根据测试使用的电源电压U、负载设计参数中的冲击电流Imax，粗略计算待选NTC热敏电阻的标称电阻值R25，应用直流电源则使R25≥U/Imax，应用交流电源则使R25≥1.414U/Imax；根据测试使用的电源电压U、负载参数中的工作电流I、多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的额定功率Pn，计算多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻的热电容C及其长期连续工作在工况温度下的电阻RT，使C≤2*Pn/U2，使RT≤Pn/I2；在多个相近标称电阻值的所述待选NTC热敏电阻中，选择元件参数R25、Pn以及与Pn对应的C、RT均符合条件的NTC热敏电阻作为待测NTC热敏电阻。
7.根据权利要求6所述的NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，在步骤S3中采用波形、频率与占空比均可调的信号发生器实现使所述的控制单元稳定输出矩形波信号。
8.根据权利要求7所述的NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，在步骤S4中判断被测NTC热敏电阻是否损坏采用的方法是，检查被测NTC热敏电阻的外观有无裂纹，或用万用表分别检测被测NTC热敏电阻在常温下与加热后的电阻值是否正常。
9.根据权利要求8所述的NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，在步骤S4中所述的控制单元输出全部周期数量的矩形波信号之前，增加至少一次对被测NTC热敏电阻的检测。
10.根据权利要求7所述的NTC热敏电阻的可靠性测试方法，其特征在于，当所述的NTC热敏电阻的可靠性测试装置中的负载是变压器时，则在所述变压器的次级线圈上接入电压表或示波器，随时观察所述变压器的输出电压是否正常，省略步骤S5。
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