CN110568338A - 一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子元器件测试技术领域，特别涉及一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，包括微控制器、人机交互界面组件、可程序直流电源供应器、通讯模块、分流器、A/D模块以及PPTC测试组件；PPTC测试组件包括电路基板、设于电路基板上的测试连接单元、与测试连接单元为可插拔连接的PPTC测试板。本发明提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，采用无触点开关元器件，整体体积小，在组装上也更为容易；同时从传统的电气配线改为印刷电路形式，将ZIF测试座以及无触点开关元器件焊接到印刷电路板上，不仅可以免除额外配置电力线，减少电线的费用，更可以避免人工组装时间过长的问题，也方便后续维护。

Description

一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置

技术领域

本发明涉及电子元器件测试技术领域，特别涉及一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置。

背景技术

由于PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient，高分子聚合物正系数温度元件)。是一种正温度系数聚合物热敏电阻，作过流保护用，可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小(压降很小)，当电路出现过流，将使的它温度升高时，阻值急剧增大几个数量级，使电路中的电流减小到安全值以下，从而使后面的电路得到保护，过流消失后自动恢复为低阻值，其效果与开关组件类似，只是响应速度较慢。

由于PPTC是一种可恢复式保险丝，其发明是为取代先有传统使用在直流上保护后段链接的电路上的元器件。现有传统保险丝的在通电的过程中，如负载本身有缺失，例如短路、器件老化等，造成负载过大，一旦通电，可能电流就超过本身的保护的额定电流，此时传统保险丝便开始发热，直到到达Trip Endurance时，便会烧断，阻断所有的电源的输入，此时必须更换新的保险丝才能重新通电。而PPTC在通电过程中的工作原理是在到达TripEndurance时，暂时将电流维持在PPTC自身上。此时，PPTC会开始产生热，并且形成大阻抗，直到Trip Cycle Life的极限——40A，并且持续加热直到烧断，才完全阻隔外部电源。现有普遍使用Trip Endurance及Trip Cycle Life测试方式如表1所示：

表1

目前PPTC被动元件Trip Cycle Life及Trip Endurance是采继电器的顺序开关控制作为测试中的ON/OFF。并且由于测试的电流为高达40A以上的直流电源，如若使用需要承受如此高电流的继电器，必须选择框架容量远大于次测试电流的1.5倍，导致相对之继电器的体积就越大，再加上测试电路及控制所用的配线占用的空间，也会相对增大,由于PPTC测试的方式条件,继电器器件导通接点必需要选用耐高压及耐大电流,接点也会长时间的频繁开闭动作,造成接点产生电弧，易导致导通接点快速氧化，进而造成接蝕电阻变大,因热产生电弧,进而导致电极烧毁，需要频繁的更替,人力时间材料费用也大大增加。

发明内容

为解决上述现有技术中提到的不足，本发明提供一种体积小且使用寿命长的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，所述测试装置包括用于按照预设规则生成控制指令的微控制器，用于实现操作指令信号输入以及信息显示的人机交互界面组件，用于根据微控制器输出指令生成设定电压及设定电流的可程序直流电源供应器，用于实现微控制器与可程序直流电源供应器相互通信的通讯模块，用于检测可程序直流电源供应器输出电流大小的分流器，用于将分流器输出的模拟信号转换为数字信号的A/D模块，以及用于连接待测试元件的PPTC测试组件；

所述PPTC测试组件包括电路基板、设于电路基板上的测试连接单元、与所述测试连接单元为可插拔连接的PPTC测试板；所述测试连接单元包括无触点开关元器件和ZIF测试座；所述待测试元件设于所述PPTC测试板上；所述ZIF测试座的一端通过所述分流器与所述可程序直流电源供应器的一输出端相连接，所述ZIF测试座的另一端通过无触点开关元器件与所述可程序直流电源供应器的另一输出端相连接；所述无触点开关元器件受控于所述微控制器；当所述无触点开关元器件受控导通时，所述可程序直流电源供应器的一输出端依次通过分流器、ZIF测试座的一端、PPTC测试板的一引脚、待测试元件、PPTC测试板的另一引脚、ZIF测试座的另一端、无触点开关元器件连接至所述可程序直流电源供应器的另一输出端，以构成通电测试回路。

进一步地，所述测试装置还包括输入信号处理单元，用于接收外部输入信号并将接收到的信号处理为微控制器可接受的信号。

进一步地，所述测试装置还包括输出信号处理单元，用于接收微控制器的输出信号以驱动无触点开关元器件和/或电流量测控制开关通断。

进一步地，所述人机交互界面组件包括按键和液晶显示屏；所述按键包括启动按键和急停按键。

进一步地，所述测试装置还包括机箱；所述微控制器、可程序直流电源供应器、分流器以及A/D模块均设于所述机箱的内部；所述人机交互界面组件设于机箱外部，所述PPTC测试组件设于所述机箱的顶部。

进一步地，所述机箱的顶部还设有监看玻璃罩，用于封闭设于所述机箱的顶部PPTC测试组件。

进一步地，所述电路基板上设有多组测试连接单元，各组测试连接单元相互并联且矩阵排布。

进一步地，每组测试连接单元中包括两个无触点开关元器件，两个无触点开关元器件并联连接且由不同的控制信号驱动通断。

进一步地，所述测试装置还包括隔断电木板；所述隔断电木板设于所述电路基板的上方；所述隔断电木板上设有可供所述PPTC测试板穿过的开窗。

本发明提供的与现有技术相比，本发明提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，采用半导体无触点的POWER MOSFET或者IGBT开关，相对同等容量的继电器，不仅显得体积更小，单位体积的容量更大以外，在组装上也更为容易；同时从传统的电气配线改为印刷电路形式，将ZIF测试座以及无触点开关元器件焊接到印刷电路板上，不仅可以免除额外配置电力线，减少电线的费用，更可以避免人工组装时间过长的问题，也方便后续维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置的功能框图；

图2为本发明提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置的原理图；

图3为本发明一优选实施例中无触点开关元器件的控制信号；

图4为本发明一优选实施例的结构示意图一；

图5为本发明一优选实施例的结构示意图二；

图6为本发明一优选实施例的结构示意图三；

图7为本发明中PPTC测试板与待测试元件的连接示意图。

附图标记：

10 微控制器 21 按键 22 液晶显示屏

30 可程序直流电源供应器 40 通讯模块 50 分流器

51 电流量测控制开关 60 A/D模块 70 PPTC测试组件

71 无触点开关元器件 72 ZIF测试座 73 PPTC测试板

74 电路基板 81 输入信号处理单元 82 输出信号处理单元

90 待测试元件 100 机箱 200 隔断电木板

300 监看玻璃罩

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用了区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似词语意指出在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1-图7所示，本发明提供一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，用于高分子聚合物正系数温度元件的性能测试；所述测试装置包括用于按照预设规则生成控制指令的微控制器10，用于实现操作指令信号输入以及信息显示的人机交互界面组件，用于根据微控制器10输出指令生成设定电压及设定电流的可程序直流电源供应器30，用于实现微控制器10与可程序直流电源供应器30相互通信的通讯模块40，用于检测可程序直流电源供应器30输出电流大小的分流器50，用于将分流器50输出的模拟信号转换为数字信号的A/D模块60，以及用于连接待测试元件90的PPTC测试组件；

所述PPTC测试组件包括电路基板74、设于电路基板74上的测试连接单元、与所述测试连接单元为可插拔连接的PPTC测试板73；所述测试连接单元包括无触点开关元器件71和ZIF测试座72；所述待测试元件90设于所述PPTC测试板73上；所述ZIF测试座72的一端通过所述分流器50与所述可程序直流电源供应器30的一输出端相连接，所述ZIF测试座72的另一端通过无触点开关元器件71与所述可程序直流电源供应器30的另一输出端相连接；所述无触点开关元器件71受控于所述微控制器10；当所述无触点开关元器件71受控导通时，所述可程序直流电源供应器30的一输出端依次通过分流器50、ZIF测试座72的一端、PPTC测试板73的一引脚、待测试元件90、PPTC测试板73的另一引脚、ZIF测试座72的另一端、无触点开关元器件71连接至所述可程序直流电源供应器30的另一输出端，以构成通电测试回路。

具体地，如图1所示，本发明提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，包括微控制器10、人机交互界面组件、可程序直流电源供应器30、通讯模块40、分流器50、A/D模块60以及PPTC测试组件；其中，微控制器10用于数据的处理并按照预设规则生成控制指令，可以采用单片机、ARM处理器等常用的控制器。人机交互界面组件包括按键21和液晶显示屏22；其中按键21用于实现操作指令信号的输入，液晶显示屏22用于实现测试装置信息的显示。本发明实施例中，按键21包括启动按键1和急停按键。可程序直流电源供应器30用于根据微控制器10输出指令生成设定电压及设定电流的电源输出，可程序直流电源供应器30与微控制器10之间通过通讯模块40进行信号的传输，通讯模块40可以是有线传输也可以是无线传输。

如图2所示，可程序直流电源供应器30第一输出端通过分流器50连接至PPTC测试组件，当可程序直流电源供应器30输出的直流电经过分流器50时，在分流器50的检测输出端可获得与电流值大小成正比的电压值，从而能够检测可程序直流电源供应器30输出电流大小；在分流器50的检测输出端连接至A/D模块60，A/D模块60用于将分流器50检测输出端获得的电压值模拟信号转换为数字信号。优选地，如图1所示，所述测试装置还包括输入信号处理单元81，人机交互界面组件中的案件以及A/D模块60的输出端均通过输入信号处理单元81与微控制器10相连接，输入信号处理单元81接收来自按键21和A/D模块60的输入信号并对接收到的信号进行处理(如去燥、稳压等)，以获得便于微控制器10接受的信号。

如图1、图2所示，本发明实施例提供的测试装置还包括电流量测控制开关51，电流量测控制开关51与PTTC测试组件并联设置；当电流量测控制开关51闭合时，可程序直流电源供应器30、分流器50、电流量测控制开关51构成闭合回路。

如图1、图6、图7所示，PPTC测试组件包括电路基板74、设于电路基板74上的测试连接单元、与所述测试连接单元为可插拔连接的PPTC测试板73；其中测试连接单元包括无触点开关元器件71和ZIF测试座72，ZIF测试座72的一端通过分流器50与可程序直流电源供应器30的一输出端相连接，ZIF测试座72的另一端通过无触点开关元器件71与可程序直流电源供应器30的另一输出端相连接。无触点开关元器件71为POWER MOSFETT(Power Metal-Oxide-Semi conductor Field-Effect Transistor,大功率金属氧化物半导体场效晶体管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，本发明实施例中，无触点开关元器件71为POWER MOSFETT。所述无触点开关元器件71受控于所述微控制器10。

ZIF测试座72即为零插拔力的插座，PPTC测试板73可插拔地连接在ZIF测试座72上。PPTC测试板73用于固定待测试元件90，如图7所示，PPTC测试板73包括两个导电引脚，待测试元件90置于PPTC测试板73的两个导电引脚之间，待测试元件90的两端与导电引脚焊接连接。如图6所示，在实际使用时，安装有待测试元件90的PPTC测试板73插入ZIF测试座72中，当无触点开关元器件71受控导通时，可程序直流电源供应器30的一输出端依次通过分流器50、ZIF测试座72的一端、PPTC测试板73的一引脚连接至待测试元件90的一端，待测试元件90的另一端则通过PPTC测试板73的另一引脚、ZIF测试座72的另一端、无触点开关元器件71连接至所述程序直流电源供应器的另一输出端，从而构成通电测试回路。

本发明实施例提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，在实际使用时，先将安装好待测试元件90的PPTC测试板73插入ZIF测试座72,然后开启系统由微控制器10先初始化,通过人机交互组件输入测试要求的电压值Vmax和电流值Imax,按下开始按键21,微控制器10通过由40发送控制指令给可程序直流电源供应器30，可程序直流电源供应器30根据控制质量输出电压值为Vmax和电流值为Imax的电源；微控制器10输出信号控制电流量测控制开关51闭合,此时A/D模块60取得分流器50的电压数值,并将取得的电压值模拟信号换算为电压值数字信号，A/D模块60输出的电压值数字信号通过输入信号处理单元81送入微控制器10，微控制器10判断该电压值是否符合设定值,如果符合，微控制器10通过输出控制信号控制电流量测控制开关51断开,此时可程序直流电源供应器30的输出电源切换到PPTC测试组件,当微控制器10通过输出PWM信号控制无触点开关元器件71导通时，即构成通电测试回路，对待测试元件90进行测试；具体测试方式如表1所示。

优选地，本发明实施例中的电路基板74采用印刷电路板制成，测试连接单元通过焊接的方式安装在电路基板74上，测试连接单元与外部器件的连接导线即通过印刷线路的形式集成在电路基板74上，以取代连接导线的布设。

优选地，测试连接单元设有多组，各组测试连接单元相互并联且矩阵排布在电路基板74上，通过设置多组测试连接单元，以实现多个高分子聚合物正系数温度元件的同步测试，提高测试效率。

优选地，如图2所示，每组测试连接单元中包括两个无触点开关元器件71，两个无触点开关元器件71并联连接且由不同的控制信号驱动通断。如图3所示，控制两个无触点开关元器件71的控制信号分别为PWM_A和PWM_B,PWM_A与PWM_B为占空比及周期相同的方波信号，当PWM_A输出为低电平时，PWM_B输出为高电平；当PWM_B输出为低电平时，PWM_A输出为高电平；从而控制两个无触点开关元器件71交替导通和截止，以有效延长无触点开关元器件71的使用寿命。

如图1所示，本发明实施例提供的测试装置还包括输出信号处理单元82，信号处理单元用于接收微控制器10的输出信号并对接收到信号进行处理(如升压、稳压等)，以获得能够驱动无触点开关元器件71和/或电流量测控制开关51通断的控制信号。

优选地，本发明实施例提供的测试装置还包括机箱100；所述微控制器10、可程序直流电源供应器30、分流器50、A/D模块60、输入信号处理单元81以及输出信号处理单元82均设于所述机箱100的内部；所述人机交互界面组件设于机箱100外部，所述PPTC测试组件设于所述机箱100的顶部。在机箱100的顶部还设有监看玻璃300，用于封闭设于机箱100的顶部PPTC测试组件，使其与外部环境相隔离，以减小外界环境对测试结果的影响；监看玻璃罩300优选采用透明玻璃制成，以便于对待测试元件90进行观察。

优选地，如图5、图6所示，本发明实施例提供的测试装置还包括隔断电木板200；隔断电木板200由绝缘性能良好的电木制成；隔断电木板200设于电路基板74的上方，在隔断电木板200上设有可供PPTC测试板73穿过的开窗。通过隔断电木板200遮盖电路基板74，使电路基板74与操作者之间具有良好的绝缘保护。

与现有技术相比，本发明实施例提供的用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，采用半导体无触点的POWER MOSFET或者IGBT开关，相对同等容量的继电器，不仅显得体积更小，单位体积的容量更大以外，在组装上也更为容易；同时从传统的电气配线改为印刷电路形式，将ZIF测试座以及无触点开关元器件焊接到印刷电路板上，不仅可以免除额外配置电力线，减少电线的费用，更可以避免人工组装时间过长的问题，也方便后续维护。

尽管本文中较多的使用了诸如微控制器、按键、液晶显示屏、可程序直流电源供应器、通讯模块、分流器、电流量测控制开关、A/D模块、PPTC测试组件、无触点开关元器件、ZIF测试块、PPTC测试板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述测试装置包括用于按照预设规则生成控制指令的微控制器，用于实现操作指令信号输入以及信息显示的人机交互界面组件，用于根据微控制器输出指令生成设定电压及设定电流的可程序直流电源供应器，用于实现微控制器与可程序直流电源供应器相互通信的通讯模块，用于检测可程序直流电源供应器输出电流大小的分流器，用于将分流器输出的模拟信号转换为数字信号的A/D模块，以及用于连接待测试元件的PPTC测试组件；

所述PPTC测试组件包括电路基板、设于电路基板上的测试连接单元、与所述测试连接单元为可插拔连接的PPTC测试板；所述测试连接单元包括无触点开关元器件和ZIF测试座；所述待测试元件设于所述PPTC测试板上；所述ZIF测试座的一端通过所述分流器与所述可程序直流电源供应器的一输出端相连接，所述ZIF测试座的另一端通过无触点开关元器件与所述可程序直流电源供应器的另一输出端相连接；所述无触点开关元器件受控于所述微控制器；当所述无触点开关元器件受控导通时，所述可程序直流电源供应器的一输出端依次通过分流器、ZIF测试座的一端、PPTC测试板的一引脚、待测试元件、PPTC测试板的另一引脚、ZIF测试座的另一端、无触点开关元器件连接至所述可程序直流电源供应器的另一输出端，以构成通电测试回路。

2.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括输入信号处理单元，用于接收外部输入信号并将接收到的信号处理为微控制器可接受的信号。

3.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括输出信号处理单元，用于接收微控制器的输出信号以驱动无触点开关元器件和/或电流量测控制开关通断。

4.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述人机交互界面组件包括按键和液晶显示屏；所述按键包括启动按键和急停按键。

5.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括机箱；所述微控制器、可程序直流电源供应器、分流器以及A/D模块均设于所述机箱的内部；所述人机交互界面组件设于机箱外部，所述PPTC测试组件设于所述机箱的顶部。

6.根据权利要求5所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述机箱的顶部还设有监看玻璃罩，用于封闭设于所述机箱的顶部PPTC测试组件。

7.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述电路基板上设有多组测试连接单元，各组测试连接单元相互并联且矩阵排布。

8.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：每组测试连接单元中包括两个无触点开关元器件，两个无触点开关元器件并联连接且由不同的控制信号驱动通断。

9.根据权利要求1所述用于高分子聚合物正系数温度元件的测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括隔断电木板；所述隔断电木板设于所述电路基板的上方；所述隔断电木板上设有可供所述PPTC测试板穿过的开窗。