CN114609497A - 耦合电容异常检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种耦合电容异常检测装置及其检测方法。所述检测方法包含下列步骤:提供第一信号测量电路以及多个导线,所述第一信号测量电路具有接地端、第一输入端与第二输入端,其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端。提供电源至所述第一信号测量电路,以在所述两导线之间形成第一充电电压,且在所述接地端及所述第二输入端间形成充电参考电压。根据所述第一充电电压以及所述充电参考电压,判断所述两导线间是否发生变异状况。
Description
技术领域
本公开是关于耦合电容异常检测装置,特别是关于测量电性参数以决定多个导线的变异状况是否发生的检测装置。
背景技术
印刷电路板(PCB)的导线的检测大致上可分成光学式以及电子式,光学式的导线检测是以扫描的方式来找出导线在何处有缺陷,电子式的导线检测通常以飞针探测仪来检查所有的连接,电子式的检测方式在寻找短路或断路比较准确,而光学式则可更容易检测到导体之间不正确间隙的问题。
在电子式的印刷电路板的导线异常的检测中,在专利文献中使用了不同方式来检测,但大多是利用在两导线之间所具有的电阻的特性来检验这些导线之间是否短路、断路。
在美国专利号US8269505B2的文献中,其公开了在印刷电路板上定位短路的方法。测试信号可以注入电路板上的不同测试点。每个测试点与短路之间的距离可以根据短路处的信号反射传播回到每个测试点所花费的时间来确定。各个测试点与短路之间的距离可用于缩小短路的可能位置。然而上述定位短路的方法都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测短路的异常状况是否发生。
在中国专利公开号CN103033521A的文献中,其公开了一种布线检测方法和布线检测系统。所述方法包括以下步骤:预先根据黄金板建立用于测试的坐标系和数据信息,其中,所述数据信息包括用于检测布线的破损测试点的坐标,用于检测布线的测试点的坐标组。布线与相邻布线之间的短路测试点以及用于识别布线的预设照明反馈值;根据坐标系,测试点的坐标和预设的照明反馈值,扫描待检测电路板的待检测电流接线,并判断待检测电流接线是否断开。测试点根据坐标系测试点与预设的照明反馈值的坐标组,将待检测的当前配线扫描至待检测的相邻配线,判断待检测的当前配线与待检测的相邻配线之间是否发生短路。然而上述的布线检测方法和布线检测系统,都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测布线的异常状况是否发生。
在美国专利公开号US20040181348A1的文献中,其公开一种用于检测电导体中的电阻故障的方法和设备,其设备包括振荡信号发生器,其将振荡信号施加到被测电导体。所述设备包括用于测量被测电导体和参考节点之间的电势的测量装置。当将设备与被测电导体断开连接时以及将设备连接至被测电导体时,都可以获得这样的测量结果。测量值的差异表明电导体的连通性是完整的,而没有差异表明电导体中某处存在电阻性故障。然而上述的检测电导体中的电阻故障的方法和设备,都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测电导体中的异常状况是否发生。
鉴于现有技术的不足,期待提出一种新的检测方法与检测装置,其可利用储能/释能的组件与特性来检测电子装置中的导线之间的异常状况是否发生。
发明内容
本公开提出一种耦合电容异常检测装置及其检测方法。所述检测装置包含在测试前确认正常的参考电容器,以及具有等效耦合电容器的两导线,在开始测量的时间起点同时提供电源至所述参考电容器与所述两导线,使所述参考电容器储能,即所述参考电容器被充电而随着测量时段形成具有参考充电电压的参考特征化曲线;同时使所述两导线之间的所述等效耦合电容器被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压的待测特征化曲线。所述参考特征化曲线代表正常的参考电容器被充电时的正常状态,其可用来与所述待测特征化曲线比较,以检测所述两导线之间的异常状况是否发生。
若所述待测特征化曲线的型态并非类似于所述参考特征化曲线的型态时,则可判断所述两导线之间发生异常状况。例如当所述参考电容器的电容值大于所述两导线之间的耦合电容值时,同时提供两者相同的直流电压将会使耦合电容值较小的充电较快,而使参考电容值较大的充电较慢,若在充电期间,充电较快的所述充电电压发生了低于所述参考充电电压的情况,则可知道所述待测特征化曲线发生异常,此时即可判断所述两导线发生异常状况。所述异常状况可能是两导线之间的短路、断路、跳接产生火花、导线缺陷等等状况。
在所述电子装置中的所述多个导线可藉由开关模块来切换,每次切换可检测其中的两导线,然后重复检测各种组合的两导线来完成检测所述多个导线是否发生异常状况。
另一方面,也可不需要参考电容器作为比较所述待测特征化曲线与所述参考特征化曲线的标准。本公开利用所述待测特征化曲线的斜率来判断两导线之间的异常状况是否发生。所述待测特征化曲线的所述斜率代表所述充电电压的充电速率,正常电容器的充电电压在充电期间的所述斜率永远为正,直到充电到稳定充电电压后,所述待测特征化曲线的所述斜率趋近于零。而异常的电容器的充电电压在充电期间的所述斜率则可能一开始为正,但之后变成负值,此违反了一般正常电容器的充电特性,因此可判断发生了异常状况。上述的判断正常电容器与异常电容器的充电特性,可应用在两导线之间具有耦合电容值的等效耦合电容器。藉此,可判断两导线之间是否有异常状况发生。
此外,为避免在测量期间所述充电电压与所述参考充电电压太过接近而造成误判,即所述待测特征化曲线太接近所述参考特征化曲线,本公开提供灵敏度调控单元来避免此种误判的状况发生。类似地,为避免在测量期间所述待测特征化曲线的所述斜率趋近于零,而在正值与负值之间改变而造成误判,本公开亦提供灵敏度调控单元来避免此种误判的状况发生。
依据上述构想,本公开提供一种用于检测具有多个导线的电子装置的检测装置。所述检测装置包含开关模块、信号测量单元、以及控制单元。所述开关模块包含多个组开关,且具有第一输出端、以及第二输出端,各所述多个组开关对应至各所述多个导线,且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一。所述信号测量单元提供电源,且包含第一信号测量电路以及储能单元。所述第一信号测量电路具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端,且所述第一输入端与所述第一输出端电性连接、所述第二输出端与接地端电性连接。所述储能单元电连接于所述第二输入端及所述接地端之间,并在所述第二输入端接收所述电源时,在所述第二输入端及所述接地端之间形成充电参考电压。所述控制单元提供控制信号到所述开关模块以使所述所述多个导线的第一导线电性连接所述第一输出端,且使所述多个导线的第二导线电性连接所述接地端,所述第一导线与所述第二导线之间具有耦合电性参数,其中:所述开关模块在所述第一输入端接收所述电源时提供电信号到所述第一输入端,以在所述第一输入端与所述接地端之间形成第一充电电压,并在所述第二输入端与所述接地端之间对所述储能单元充电以形成所述充电参考电压:所述控制单元根据所述第一充电电压以及所述第一充电参考电压来检测所述耦合电性参数,以判断各所述多个导线的变异状况是否发生。
依据上述构想,本公开提供一种用于检测具有多个导线的电子装置的检测方法。所述检测方法包含下列步骤:提供第一信号测量电路,所述第一信号测量电路具接地端、第一输入端与第二输入端,其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端。提供电源至所述第一信号测量电路,以在所述两导线之间形成第一充电电压,且在所述接地端及所述第二输入端间形成充电参考电压。根据所述第一充电电压以及所述充电参考电压,判断所述两导线间是否发生变异状况。
依据上述构想,本公开提供一种耦合电容异常检测装置。所述检测装置包含多个组开关、信号测量单元、以及控制单元。所述多个组开关,分别对应地与所述多个导线电性连接。所述信号测量单元提供电源,且包含第一信号测量电路以及储能单元。所述第一信号测量电路具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端。所述储能单元电连接于所述第二输入端及接地端之间以形成充电参考电压。所述控制单元控制所述多个组开关的其中两个,以使对应于两组开关的所述多个导线的两导线分别与所述第一输入端及所述接地端电连接,其中所述两导线之间具有电性参数,藉此在所述第一输入端及所述接地端之间形成第一充电电压,且所述控制单元根据所述第一充电电压以及所述充电参考电压来检测所述两导线间是否发生变异状况。
依据上述构想,本公开提供一种耦合电容异常检测装置,其包含多个组开关、信号测量单元、以及控制单元。所述多个组开关分别对应地与所述多个导线电性连接。所述信号测量单元包含信号测量电路。所述信号测量单元提供电源,所述信号测量电路具有接收所述电源的输入端且包含储能速率测量单元。所述控制单元控制所述多个组开关的其中两个,以使对应于两组开关之所述多个导线的两导线分别与所述第一输入端及接地端电连接,其中:所述两导线之间具有电性参数,藉此在所述第一输入端及所述接地端之间形成充电电压,所述储能速率测量单元响应所述充电电压而输出具有测量电压的测量信号,其中所述测量电压随着所述充电电压的斜率而改变;以及所述控制单元根据所述斜率来检测所述两导线间是否发生变异状况。
依据上述构想,本公开提供一种用于耦合电容异常检测装置的检测方法,包含下列步骤:提供信号测量电路,所述信号测量电路具有输入端以及接地端,其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述第一输入端以及所述接地端;提供电源至所述信号测量电路,以在所述两导线之间形成充电电压;响应所述充电电压而输出具有测量电压的测量信号,其中所述测量电压随着所述充电电压的斜率而改变;以及根据所述斜率以判断所述两导线间是否发生变异状况。
依据上述构想,本公开提供一种耦合电容异常检测装置,其包含参考电容器、具有等效耦合电容器的两导线、以及信号测量单元。所述信号测量单元被配置以于测量的时间起点同时提供电源至所述参考电容器与所述两导线,使所述参考电容器被充电而随着测量时段形成具有参考充电电压的参考特征化曲线,同时使所述两导线之间的所述等效耦合电容器被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压的待测特征化曲线,其中所述参考特征化曲线系用以与所述待测特征化曲线比较,以检测所述两导线之间的异常状况是否发生。
依据上述构想,本公开提供一种耦合电容异常检测装置,其包含测量单元、检测单元、以及控制单元。所述测量单元提供电源,以测量所述多个导线之间的第一电性参数以及第二电性参数,且包含:电压测量单元,测量所述第一电性参数;以及电流测量单元,测量所述第二电性参数。所述检测单元检测所述第一以及所述第二电性参数,以产生异常触发信号。所述控制单元配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生:所述电压测量单元检测所述第一电性参数在单位时间内的第一电性参数增加值是否小于参考电压增加值;所述电压测量单元V5检测所述第一电性参数在连续单位时间的各所述单位时间内的第一电性参数减少值是否皆大于参考电压减少值,且所述第一电性参数减少值在连续单位时间内累积减少的第一总电性参数减少值是否大于参考总电压减少值;所述电流测量单元检测所述第二电性参数在单位时间内的第二电性参数增加值是否大于参考电流增加值;所述电流测量单元A5检测所述第二电性参数IC5(t)在连续单位时间的各所述单位时间内的所述第二电性参数增加值是否皆大于所述参考电流增加值,且所述第二电性参数增加值在连续单位时间内累积增加的第二总电性参数增加值是否大于参考总电流增加值;以及所述检测单元检测所述异常触发信号是否大于异常判断设定值。
本公开的具体实施例请参阅图示以更进一步说明本公开的技术内容。
附图说明
图1:本公开优选实施例耦合电容异常检测装置的示意图。
图2A:本公开优选实施例第一信号测量电路与第一信号分析单元的输出波形的示意图。
图2B:本公开优选实施例电压与测量电流的波形的示意图。
图3:本公开优选实施例第二信号测量电路与第二信号分析单元的输出波形的示意图。
图4:本公开优选实施例用于耦合电容异常检测装置的检测方法的示意图。
图5:本公开优选实施例耦合电容异常检测装置的示意图。
图6:本公开优选实施例耦合电容异常检测装置。
图7:本公开优选实施例用于检测具有多个导线的电子装置的检测方法的示意图。
图8:本公开优选实施例耦合电容异常检测装置的示意图。
图9:本公开优选实施例用于检测具有多个导线的电子装置的检测方法的示意图。
图10:本公开优选实施例用于检测具有多个导线的电子装置的检测装置的示意图。
图11:本公开优选实施例检测多个导线的电压与电流的示意图。
图12:本公开优选实施例检测小讯号的示意图。
具体实施方式
请参酌本公开的附图来阅读下面的详细说明,其中本公开的附图是以举例说明的方式,来介绍本公开各种不同的实施例,并供了解如何实现本公开。本公开实施例提供了充足的内容,以供本领域的技术人员来实施本公开所公开的实施例,或实施依本公开所公开的内容所衍生的实施例。须注意的是,所述些实施例彼此间并不互斥,且部分实施例可与其他一个或多个实施例作适当结合,以形成新的实施例,亦即本公开的实施并不局限于以下所公开的实施例。此外为了简洁明了举例说明,在各实施例中并不会过度公开相关的细节,即使公开了具体的细节也仅举例说明以使读者明了,在各实施例中的相关具体细节也并非用来限制本案的公开。
请参阅图1,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线120的电子装置12的检测装置10的示意图。所述检测装置10包含开关模块101、信号测量单元102、以及控制单元103。请参阅图2A,其为本公开优选实施例第一信号测量电路1021与第一信号分析单元104的输出波形的示意图。请参阅图2B,其为本公开优选实施例电压与测量电流的波形的示意图,纵轴代表测量电压,横轴代表测量电流,电压检测区间以及与其对应的电流检测区间可依照使用需求来选定。请合并参考图1与图2A至图2B,所述开关模块101包含多个组开关1010,且具有第一输出端TPO1、以及第二输出端TPO2,各所述多个组开关1011,1012对应至各所述多个导线120(即,NET1,NET2,NET3,NET4,…,NETn),且用以将各所述多个导线120电性连接所述第一输出端TPO1以及所述第二输出端TPO2的其中之一。所述信号测量单元102提供电源P1,且包含第一信号测量电路1021以及储能单元C2。所述第一信号测量电路1021具有接收所述电源P1的第一输入端TPI1与第二输入端TPI2,且所述第一输入端TPI1与所述第一输出端TPO1电性连接、所述第二输出端TPO2与接地端GND电性连接。所述储能单元C2电连接于所述第二输入端TPI2及所述接地端GND之间,并在所述第二输入端TPI2接收所述电源P1时,在所述第二输入端TPI2及所述接地端GND之间形成充电参考电压VC2(t)。所述控制单元103提供控制信号SCTRL1到所述开关模块101以使所述多个导线120的第一导线NET1电性连接所述第一输出端TPO1,且使所述多个导线120的第二导线NET2电性连接所述接地端GND,所述第一导线NET1与所述第二导线NET2之间具有耦合电性参数PC1,其中:所述开关模块101在所述第一输入端TPI1接收所述电源P1时提供电信号SC1到所述第一输入端TPI1,以在所述第一输入端TPI1与所述接地端GND之间形成第一充电电压VC1(t),并在所述第二输入端TPI2与所述接地端GND之间对所述储能单元C2充电以形成所述充电参考电压VC2(t):所述控制单元103根据所述第一充电电压VC1(t)以及所述第一充电参考电压VC2(t)来检测所述耦合电性参数PC1,以判断各所述多个导线120的变异状况是否发生。
在本公开的任一实施例中,所述检测装置10还包含电压测量单元VT以及可测量充电电流IC1(t)与参考充电电流IC2(t)的电流测量单元CT。所述电压测量单元VT配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元103判断各所述多个导线120的变异状况是否发生:检测所述第一充电电压VC1(t)在单位时间内与所述充电参考电压VC2(t)之间的第一电压增加值VCP1(t)是否小于参考电压增加值(未显示,参考电压增加值可由用户视状况调整设定,储存于控制单元103或检测装置10的储存单元中);以及检测所述第一充电电压VC1(t)在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压VC2(t)之间的第二电压减少值VCM1(t)是否皆大于参考电压减少值VCM1(t),且所述第二电压减少值VCM1(t)在连续单位时间内累积减少的总电压减少值是否大于参考总电压减少值(未显示,参考总电压减少值可由用户视状况调整设定,储存于控制单元103或检测装置10的储存单元中)。所述电流测量单元CT配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元103判断各所述多个导线120的变异状况是否发生;检测所述第一充电电流IC1(t)在单位时间内与所述充电参考电流IC2(t)之间的第一电流增加值IC1P(t)是否大于参考电流增加值(未显示,参考电流增加值可由使用者视状况调整设定,储存于控制单元103或检测装置10的储存单元中);以及检测所述第一充电电流IC1(t)在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流IC2(t)之间的第一电流增加值ICP1(t)是否皆大于参考电流增加值,且所述第一电流增加值ICP1(t)在连续单位时间内累积增加的总电流增加值是否大于参考总电流增加值(未显示,参考总电流增加值可由使用者视状况调整设定,储存于控制单元103或检测装置10的储存单元中)。
在本公开的任一实施例中,所述电子装置12可为印刷电路板。所述第一导线NET1与所述第二导线NET2之间形成耦合电容器C1。所述储能单元C2为具有参考电容值CC2的参考电容器。所述耦合电性参数PC1为耦合电容值CC1。所述第一信号测量电路1021响应所述第一充电电压VC1(t)与所述充电参考电压VC2(t)而输出第一测量信号SM1,SM2。所述第一信号测量电路1021包含具有正输入端AI1+与负输入端AI1-的差动放大器1022,当所述第一输入端TPI1为所述正输入端AI1+且所述第二输入端TPI2为所述负输入端AI1-、且在充电时所述第一充电电压VC1(t)大于所述充电参考电压VC2(t)的状况下,所述控制单元103判断所述耦合电容值CC1小于所述参考电容值CC2。当所述第一输入端TPI1为所述负输入端AI1-且所述第二输入端TPI2为所述正输入端AI1+、且在充电时所述第一充电电压VC1(t)小于所述充电参考电压VC2(t)的状况下,所述控制单元103判断所述耦合电容值CC1大于所述参考电容值CC2。
所述检测装置10还包含第一信号分析单元104,其接收来自所述第一信号测量电路1021的所述第一测量信号SM1,SM2,并将所述第一测量信号SM1,SM2数字化以提供所述控制单元103判断所述变异状况。所述第一信号信号测量单元1021藉由测量所述第一充电电压VC1(t)以获得第一充电特性曲线CUV1,且藉由测量所述参考充电电压VC2(t)以获得参考充电特性曲线CUV2,所述第一信号分析单元104分析所述第一测量信号SM1,SM2以获得所述第一充电特性曲线CUV1与所述参考充电特性曲线CUV2之间的第一差异曲线DCUV1,DCUV2,所述控制单元103藉由判断所述第一差异曲线DCUV1.DCUV2以判断所述变异状况。所述变异状况包括各所述多个导线120的其中两导线的短路或断路。
所述第一信号分析单元104包含第一灵敏度调控单元1041以及第一数字逻辑单元1042。所述第一灵敏度调控单元1041为第一比较器,其与所述差动放大器1022类似,具有正输入端与负输入端(未显示),因此亦可分成两种情况,一种是所述第二参考电压Vref1为正,另一种是所述第二参考电压Vref2为负。
所述第一灵敏度调控单元1041接收具有第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)的所述第一测量信号SM1以及第二参考电压Vref1,Verf2,并根据所述第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)与第二参考电压Vref1,Verf2来输出第一分析信号SA1,SA2,其中所述第二参考电压Vref1,Verf2用来调整所述第一信号测量电路1021的第一灵敏度。所述第一数字逻辑单元1042响应所述第一分析信号SM1,SM2以输出第一数字信号SD1,SD2至所述控制单元103以供判断所述变异状况。当所述第一测量信号SM1,SM2的所述第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)在趋近于零而有正负变化时,调整所述第二参考电压Vref1,Vref2来降低所述第一灵敏度以避免误判。例如将第二参考电压Vref1从0伏特调高至正电压以符合第一种实施例,或是将第二参考电压Vref2从0伏特调低至负电压以符合第二种实施例,其皆可避免所述第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)在逼近0伏特有正负变化时的误判发生。
在图1中,所述电源P1与所述开关信号SCTRL1在同一时间点分别提供至所述第一信号测量电路1021以及所述开关模块101。从图2A可知,当所述第一充电电压VC1(t)的上升速率在所述测量期间TM1内快于所述参考充电电压VC2(t)的上升速率时,所述差动放大器1022所输出的所述第一测量信号SM1的所述第一测量电压VSM1(t)都是正值,不会有负值发生,因此所述第一分析信号SA1会到达正饱和电压,所述控制单元103就可判断所述耦合电容值CC1小于所述参考电容值CC2。若是在所述测量期间TM1,所述第一充电电压VC1(t)从开始测量起大于所述充电参考电压VC2(t)之后,在所述测量期间TM1内又变成小于所述充电参考电压VC2(t)时,所述第一测量电压VSM1(t)从正电压变成负电压,代表耦合电容值CC1有异常,所述控制单元103判断两导线NET1,NET2之间有异常状况发生。当所述第一充电电压VC1(t)的上升速率在所述测量期间TM1内慢于所述参考充电电压VC2(t)的上升速率时,所述差动放大器1022所输出的所述第一测量信号SM2的所述第一测量电压VSM2(t)都是负值,不会有正值发生,因此所述第一分析信号SA2会到达负饱和电压,所述控制单元103就可判断所述耦合电容值CC1大于所述参考电容值CC2。若是在所述测量期间TM1,所述第一充电电压VC1(t)从开始测量起始时间小于所述充电参考电压VC2(t)之后,在所述测量期间TM1内又变成大于所述充电参考电压VC2(t)时,所述第一测量电压VSM1(t)从负电压变成正电压,代表耦合电容值CC1有异常,所述控制单元103判断两导线NET1,NET2之间有异常状况发生。
以上的多个导线120中的其他两导线之间亦可重复上述检测两导线NET1,NET2的方式来检测,藉由开关模块101的切换,直到所有的组合的两导线之间都测试完成。
请参阅图3,其为本公开优选实施例第二信号测量电路1023与第二信号分析单元106的输出波形的示意图。请合并参考图1与图3,所述信号测量单元102还包含第二信号测量电路1023,其包含充电速率测量单元1024,其可为微分器。所述充电速率测量单元1024响应所述第一充电电压VC1(t)而输出具有第二测量电压VSM3(t)的第二测量信号SM3,其中所述第二测量电压VSM3(t)随着所述第一充电电压VC1(t)的斜率而改变,其中:当所述第二测量电压VSM3(t)在所述多个导线102的其中一对导线(例如NET1,NET2)的测量期间TM1内恒为正值时,所述控制单元103判断所述对导线NET1,NET2无所述变异状况,其中所述测量期间TM1为电源P1开始到所述第二测量电压VSM3(t)趋近于零的期间。所述电源P1优选为直流电压信号,例如以每毫秒上升电压至10到400伏特的范围,其可依照测试需求作出适当调整。
当所述第二测量电压VSM3(t)在所述多个导线102的其中所述对导线NET1,NET2的所述测量期间TM1内为负值时,所述控制单元103判断所述对导线具有所述变异状况。在图3中的所述第二测量电压VSM3(t)的波形显示一开始为较大的正值,然后慢慢变小趋近于零,即为所述第一充电电压VC1(t)的斜率的变化,其代表所述第一充电电压VC1(t)对所述对导线NET1,NET2的充电速率一开始较快,然后慢慢趋缓,直到充电到一个稳定的特定电压值为止。
所述检测装置10还包含第二信号分析单元106,其接收来自所述第二信号测量电路1023的所述第二测量信号SM3,并将所述第二测量信号SM3数字化以提供所述控制单元103判断所述变异状况。所述第二信号分析单元106包含第二灵敏度调控单元1061以及第二数字逻辑单元1062。所述第二灵敏度调控单元1061为第二比较器,其与所述差动放大器1022类似,具有正输入端与负输入端(未显示),因此亦可分成两种情况,一种是所述第三参考电压Vref3为正,另一种是所述第三参考电压Vref4为负。
所述第二灵敏度调控单元1061接收具有所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)的所述第二测量信号SM3,SM4以及第三参考电压Verf3,Vref4,并根据所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)与所述第三参考电压Verf3,Vref4来输出第二分析信号SA3,SA4,其中所述第三参考电压Verf3,Vref4用来调整所述第二信号测量电路1023的第二灵敏度。当所述第二测量信号SM3,SM4的所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)在趋近于零而有正负变化时,调整所述第三参考电压Vref3,Vref4来降低所述第二灵敏度以避免误判。例如将第三参考电压Vref3从0伏特调高至正电压以符合第一种实施例,或是将第三参考电压Vref4从0伏特调低至负电压以符合第二种实施例,其皆可避免所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)在逼近0伏特有正负变化时的误判发生。所述第二数字逻辑单元1062响应所述第二分析信号SA3,SA4以输出第二数字信号SD3,SD4至所述控制单元103以供判断所述变异状况。
在图1中,所述电源P1与所述开关信号SCTRL1在同一时间点分别提供至所述第二信号测量电路1023以及所述开关模块101。从图3可知,当所述第一充电电压VC1(t)的上升速率在所述测量期间TM1内,所述充电速率测量单元1024所输出的所述第二测量信号SM3的所述第一测量电压VSM3(t)都是正值,不会有负值发生,因此所述第二分析信号SA3会到达正饱和电压,所述控制单元103就可判断反映所述耦合耦合电容值CC1的特性是一般正常电容值的特性,并判断两导线之间没有异常状况发生。若是在所述测量期间TM1,所述第一测量电压VSM1(t)从正电压变成负电压,代表耦合电容值CC1有异常,所述控制单元103判断两导线NET1,NET2之间有异常状况发生。
请参阅图4,其为本公开优选实施例用于耦合电容异常检测装置10的检测方法S10的示意图。所述检测方法S10包含下列步骤:步骤S101,提供第一信号测量电路1021以及多个导线120,所述第一信号测量电路1021具接地端GND、第一输入端TPI1与第二输入端TPI2,其中所述多个导线120的其中两导线NET1,NET2分别电连接至所述接地端GND及所述第一输入端TPI1。步骤S102,提供电源P1至所述第一信号测量电路1021,以在所述两导线NET1,NET2之间形成第一充电电压VC1(t),且在所述接地端GND及所述第二输入端TPI2间形成充电参考电压VC2(t)。步骤S103,根据所述第一充电电压VC1(t)以及所述充电参考电压VC2(t),判断所述两导线NET1,NET2间是否发生变异状况。
在本公开的任一实施例中,所述电子装置10为印刷电路板。所述第二输入端TPI2电性连接储能单元C2,所述储能单元C2为具有参考电容值CC2的参考电容器,且在接收所述电源P1时在所述参考电容器形成所述充电参考电压CC2。所述耦合电性参数PC1为耦合电容值CC1。所述第一信号测量电路1021响应所述第一充电电压VC1(t)与所述充电参考电压VC2(t)而输出第一测量信号SM1,SM2。所述第一信号测量电路1021包含具有正输入端AI1+与负输入端AI1-的差动放大器1022。所述检测方法S10还包含下列步骤:当所述第一输入端TPI1为所述正输入端AI1+且所述第二输入端TPI2为所述负输入端AI1-、且在充电时所述第一充电电压VC1(t)大于所述充电参考电压VC2(t)的状况下,所述控制单元103判断所述耦合电容值CC1小于所述参考电容值CC2;以及当所述第一输入端TPI1为所述负输入端AI1-且所述第二输入端TPI2为所述正输入端AI1+、且在充电时所述第一充电电压VC1(t)小于所述充电参考电压VC2(t)的状况下,所述控制单元103判断所述耦合电容值CC1大于所述参考电容值CC2。所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路。所述检测方法S10还包含下列步骤:接收具有第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)的所述第一测量信号SM1,SM2以及第二参考电压Vref1,Vref2,并根据所述第一测量电压VSM1(t),VSM2(t)与第二参考电压Vref1,Vref2来输出第一分析信号SA1,SA2,其中所述第二参考电压Vref1,Vref2用来调整所述第一信号测量电路1021的第一灵敏度;以及响应所述第一分析信号SA1,SA2以输出第一数字信号SD1,SD2至控制单元103以供判断所述变异状况。
在本公开的任一实施例中,所述检测方法S10还包含所述多个导线102的所述变异状况的检测方法,其包含下列步骤:响应所述第一充电电压VC1(t)而输出具有第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)的第二测量信号SM3,SM4,其中所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)随着所述第一充电电压VC1(t)的斜率而改变;当所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)在所述多个导线102的其中一对导线NET1,NET2的测量期间TM2内恒为正值时,判断所述对导线NET1,NET2无所述变异状况,其中所述测量期间TM1为电源P1开始到所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)趋近于零的期间;以及当所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)在所述多个导线102的其中所述对导线NET1,NET2的所述测量期间TM1内为负值时,判断所述对导线NET1,NET2具有所述变异状况。所述检测方法S10还包含灵敏度的调整方法,其包含下列步骤:接收具有所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)的所述第二测量信号SM3,SM4以及第三参考电压Vref3,Vref4,并根据所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)与所述第三参考电压Vref3,Vref4来输出第二分析信号SA3,SA4,其中所述第三参考电压Vref3,Vref4用来调整所述第二信号测量电路1023的第二灵敏度。所述检测方法S10还包含所述多个导线102的所述变异状况的检测方法,其包含下列步骤:当所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)与所述第三参考电压Vref3,Vref4的差值在所述多个导线102的其中一对导线NET1,NET2的测量期间TM1内恒为正值时,判断所述对导线NET1,NET2无所述变异状况,其中所述测量期间TM1为电源P1开始到所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)趋近于零的期间;以及当所述第二测量电压VSM3(t),VSM4(t)与所述第三参考电压Vref3,Vref4的所述差值在所述多个导线102的其中所述对导线NET1,NET2的所述测量期间TM1内为负值时,判断所述对导线NET1,NET2具有所述变异状况。所述检测方法S10还包含下列步骤:响应所述第二分析信号SA3,SA4以输出第二数字信号SD3,SD4至所述控制单元103以供判断所述变异状况。
请参阅图5,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线220的电子装置22的检测装置20的示意图。所述检测装置20包含多个组开关2010、信号测量单元202、以及控制单元203。多个组开关2010,分别对应地与所述多个导线220电性连接。所述信号测量单元202提供电源P2,且包含第一信号测量电路2021以及储能单元C4。所述第一信号测量电路2021具有接收所述电源P2的第一输入端TPI3与第二输入端TPI4。所述储能单元C4电连接于所述第二输入端TPI3及接地端GND之间以形成充电参考电压VC4(t)。所述控制单元203控制所述多个组开关2010的其中两个,以使对应于两组开关2011,2012的所述多个导线220的两导线NET1’,NET2’分别与所述第一输入端TPI3及所述接地端GND电连接,其中所述两导线NET1’,NET2’之间具有电性参数PC2,藉此在所述第一输入端TPI3及所述接地端GND之间形成第一充电电压VC3(t),且所述控制单元103根据所述第一充电电压VC3(t)以及所述充电参考电压VC4(t)来检测所述两导线NET1’,NET2’间是否发生变异状况。
在图5中的检测装置20中的组件亦可使用在图1中的检测装置10的组件,例如所述第一信号测量电路2021可对应到所述第一信号测量电路1021,检测装置20还包含第二信号测量电路(未显示),其亦可使用在图1中的第二信号测量电路1023,所述第一导线NET1’与所述第二导线NET2’之间形成耦合电容器C3,所述储能单元C4为电容器,所述控制单元203提供控制信号SCTRL2来控制各所述多个组开关2011,2012,并接收数字信号SD5以判断所述两导线NET1’,NET2’间是否发生所述变异状况,因此不再赘述。
请参阅图6,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线320的电子装置32的检测装置30,其包含多个组开关3010、信号测量单元302、以及控制单元303。所述多个组开关3010分别对应地与所述多个导线320电性连接。所述信号测量单元302提供电源P3,且包含信号测量电路3023以及控制单元303。所述信号测量电路3023具有接收所述电源P3的输入端TPI5且包含储能速率测量单元3024。所述控制单元303控制所述多个组开关3010的其中两个,以使对应于两组开关3011,3012的所述多个导线320的两导线NET1”,NET2”分别与所述第一输入端TPI5及接地端GND电连接,其中:所述两导线NET1”,NET2”之间具有电性参数PC3,藉此在所述第一输入端TPI5及所述接地端GND之间形成充电电压VC5(t),所述储能速率测量单元3024响应所述充电电压VC5(t)而输出具有测量电压VSM5(t)的测量信号SM5,其中所述测量电压VSM5(t)随着所述充电电压VC5(t)的斜率而改变。所述控制单元303根据所述斜率来检测所述两导线NET1”,NET2”间是否发生变异状况。
在图6中的检测装置30中的组件亦可使用在图1中的检测装置10的组件,例如所述信号测量电路3023可对应到所述第二信号测量电路1023,所述控制单元303提供控制信号SCTRL3来控制各所述多个组开关3011,3012,并接收数字信号SD6以判断所述两导线NET1”,NET2”间是否发生所述变异状况,因此不再赘述。
请参阅图7,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线320的电子装置32的检测方法S30的示意图,检测方法S30包含下列步骤:步骤S301,提供信号测量电路3023,所述信号测量电路3023具有输入端TPI5以及接地端GND,其中所述多个导线320的其中两导线NET1”,NET2”分别电连接至所述第一输入端TPI5及所述接地端GND。步骤S302,提供电源P3至所述信号测量电路3023,以在所述两导线NET1”,NET2”之间形成充电电压VC5(t)。步骤S303,响应所述充电电压VC5(t)而输出具有测量电压VSM5(t)的测量信号SM5,其中所述测量电压VSM5(t)随着所述充电电压VC5(t)的斜率而改变。步骤S304,根据所述斜率以判断所述两导线NET1”,NET2”间是否发生变异状况。
在图7中的检测方法S30同样可进一步包含如前述的所述多个导线120的所述变异状况的检测方法、灵敏度的调整方法,在此不再赘述。
请参阅图8,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线420的电子装置42的检测装置40的示意图,所述检测装置40,包含参考电容器C8、具有等效耦合电容器C7的两导线421,422、以及信号测量单元402。所述信号测量单元402被配置以于测量的时间起点同时提供电源P4至所述参考电容器C8与所述两导线421,422,使所述参考电容器C8被充电而随着测量时段形成具有参考充电电压的参考特征化曲线,同时使所述两导线421,422之间的所述等效耦合电容器C7被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压的待测特征化曲线,其中所述参考特征化曲线用以与所述待测特征化曲线比较,以检测所述两导线421,422之间的异常状况是否发生。
在本公开的任一优选实施例中,所述电子装置40为印刷电路板,请合并参考图1、图2,所述信号测量单元102被配置以于所述测量时段形成所述参考充电电压VC2(t)的所述参考特征化曲线CUV2,同时使所述两导线421,422之间的所述等效耦合电容器C1被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压VC1(t)的待测特征化曲线CUV1。
请参阅图9,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线120的电子装置12的检测方法S40的示意图。请同时参阅图1、图2A至图2B、以及图9。检测方法S40包含:S401,提供第一信号测量电路1021以及多个导线120,所述第一信号测量电路1021具有接地端GND、第一输入端TPI1与第二输入端TPI2,其中所述多个导线120的其中两导线分别电连接至所述接地端GND及所述第一输入端TPI1。步骤S402,提供电源P1至所述第一信号测量电路1021,以在所述两导线之间形成第一充电电压VC1(t)以及第一充电电流IC1(t),且在所述接地端GND及所述第二输入端TPI2间形成充电参考电压VC2(t)以及充电参考电流IC2(t)。步骤S403,当符合下列条件的至少其中之一,则判断所述两导线间发生变异状况:条件一,当检测到所述第一充电电压VC1(t)在单位时间内与所述充电参考电压VC2(t)之间的第一电压增加值VCP1(t)小于参考电压增加值的状况下;条件二,当检测到所述第一充电电压VC1(t)在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压VC2(t)之间的第一电压减少值VCM1(t)皆大于参考电压减少值,且所述第一电压减少值VCM1(t)在连续单位时间内累积减少的总电压减少值大于参考总电压减少值的状况下;条件三,当检测到所述第一充电电流IC1(t)在单位时间内与所述充电参考电流IC2(t)之间的第一电流增加值ICP(t)大于参考电流增加值的状况下;以及条件四,当检测到所述第一充电电流IC1(t)在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流IC2(t)之间的所述第一电流增加值ICP1(t)皆大于所述参考电流增加值,且所述第一电流增加值ICP1(t)在连续单位时间内累积增加的总电流增加值大于参考总电流增加值的状况下。
请参阅图10,其为本公开优选实施例用于检测具有多个导线520的电子装置52的检测装置50的示意图。请参阅图11,其为本公开优选实施例检测多个导线520的电压与电流的示意图。请参阅图12,其为本公开优选实施例检测小信号的示意图。请一并参阅图10、图11、以及图12,所述检测装置50包含测量单元502、检测单元503、以及控制单元505。所述测量单元502提供电源P5,以测量所述多个导线520之间的第一电性参数VC5(t)以及第二电性参数IC5(t),且包含:电压测量单元V5,测量所述第一电性参数VC5(t);以及电流测量单元A5,测量所述第二电性参数IC5(t)。所述检测单元503检测所述第一以及所述第二电性参数VC5(t),IC5(t),以产生异常触发信号SST1。所述控制单元505配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元505判断各所述多个导线520的变异状况是否发生:所述电压测量单元V5检测所述第一电性参数VC5(t)在单位时间内的第一电性参数增加值VCP5(t)是否小于参考电压增加值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整);所述电压测量单元V5检测所述第一电性参数VC5(t)在连续单位时间的各所述单位时间内的第一电性参数减少值VCM5(t)是否皆大于参考电压减少值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整),且所述第一电性参数减少值VCM5(t)在连续单位时间内累积减少的第一总电性参数减少值(例如VCM5(t1)+VCM5(t2)+…+VCM5(tn))是否大于参考总电压减少值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整);所述电流测量单元A5检测所述第二电性参数IC5(t)在单位时间内的第二电性参数增加值ICP5(t)是否大于参考电流增加值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整);所述电流测量单元A5检测所述第二电性参数IC5(t)在连续单位时间的各所述单位时间内的所述第二电性参数增加值是否皆大于所述参考电流增加值,且所述第二电性参数增加值在连续单位时间内累积增加的第二总电性参数增加值(例如ICP5(t1)+ICP5(t2)+…+ICP5(tn))是否大于参考总电流增加值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整);以及所述检测单元503检测所述异常触发信号SST1是否大于异常判断设定值(未显示,可储存于控制单元505中,用户可根据测试需求来设定以及调整)。
在图10中的控制单元505可控制所述电源P5的启动时间,以及所述多个组开关5010的导通与关断的时间,以测试任意两导线之间的电性状态而提供电信号SC5以供测量。电源P5经过电阻器R5可提供适当的检测电压以供检测。电信号SC5可为大信号的电压或电流信号,经过选择特定电容值的电容器C6,C7后,可过滤得到小信号SC6,以检测所述小信号SC6是否有异常,其电阻值例如约在0~1微法拉的范围。小信号SC6可为滤波后的充电电压VC5(t)。所述第二输入端TPI6可耦接到GND,电组器R6电连接于所述第一与所述第二输入端TPI5,TPI6之间,与所述放大器5031形成差动放大器,其电阻值例如约在1~1Mega奥姆的范围。
在本公开的任一实施例中,所述测量单元502为标准异常信号测量单元,所述检测单元503为微小异常信号检测单元。所述第一电性参数VC5(t)为充电电压,所述第二电性参数IC5(t)为充电电流。所述第一电性参数增加值VCP5(t)为充电电压增加值,所述第二电性参数ICP5(t)增加值为充电电流增加值。所述第一电性参数减少值VCM5(t)为充电电压减少值,所述第二电性参数减少值ICM5(t)为充电电流减少值。所述第一总电性参数减少值(例如VCM5(t1)+VCM5(t2)+…+VCM5(tn))为总电压减少值,所述第二总电性参数增加值(例如ICP5(t1)+ICP5(t2)+…+ICP5(tn))为电流增加值。所述检测装置50还包含开关模块501、以及等效储能单元C5。所述开关模块501包含多个组开关5010,且具有第一输出端TPO3、以及第二输出端TPO4,各所述多个组开关5010对应至各所述多个导线520,且用以将各所述多个导线520电性连接所述第一输出端TPO3以及所述第二输出端TPO4的其中之一。所述等效储能单元C5耦接于所述第一输出端TPO3及所述第二输出端TPO4之间,并在两输出端之间形成所述充电电压;所述控制单元505提供控制信号SCRL2到所述开关模块501以使所述多个导线520的第一导线NEW1电性连接所述第一输出端TPO3,且使所述多个导线520的第二导线NET2电性连接所述第二输出端TPO4。所述检测单元503接收所述充电电压,并具有第一输入端TPI5与第二输入端TPI6,且所述第一输入端TPI5与所述第一输出端TPO3耦接、所述第二输出端TPO4与第二输入端TPI6耦接。所述控制单元505包含:电源及开关控制单元5051,配置以控制所述电源与所述开关模块的操作时间;标准异常信号判断单元5052,记录并判断所述第一与所述第二电性参数是否符合第一检测标准值;以及微小异常判断单元5053,记录并判断所述第一与所述第二电性参数是否符合第二检测标准值。所述检测单元503包含:放大器5031,接收所述充电电压以输出放大信号;以及充电速率测量单元5032(例如微分器或积分器),因应所述放大信号而输出微小异常触发信号SST1。所述检测装置50还包含仿真数字转换器504,配置将所述微小异常触发信号SST1转换成数字信号SD7。所述标准异常信号判断单元5052接收所述数字信号SD7,以判断所述第一与所述第二电性参数VC5(t),IC5(t)是否符合所述第一检测标准值STD1。所述微小异常判断单元5053接收微小异常触发信号SST1,以判断所述第一与所述第二电性参数VC5(t),IC5(t)是否符合第二检测标准值STD2。
提出于此的本公开多数变形例与其他实施例,将对于本领域技术人员理解到具有呈现于上述说明与相关图示之教导的益处。因此,吾人应理解到本公开并非受限于所公开的特定实施例,而变形例与其他实施例意图是包含在以下的权利要求书之范畴之内。
符号说明
10,20,30,40:检测装置 101,501:开关模块
102,202,302,402:信号测量单元 1010,2010,3010:多个组开关
12,22,32,52:电子装置 120,220,320,420:多个导线
NET1,NET1’,NET1”:第一导线 NET2,NET2’,NET2”:第二导线
NET1,NET2,NET3,NET4,…, 1011,1012,2011,2012,3011,3012,5011,
NETn:各所述多个导线 5012:各所述多个组开关
103,203,303:控制单元 SC1,SC5:电信号
TPO1:第一输出端 SCTRL1,SCTRL2:控制信号
TPO2:第二输出端 TPI1,TPI3:第一输入端
P1,P2,P3:电源 TPI2,TPI4:第二输入端
1021,2021:第一信号测量电路 1023,3023:第二信号测量电路
1022,5031:差动放大器 1024,3024,5032:充电速率测量单元
C1,C3:耦合电容器 C2,C4:储能单元
PC1:耦合电性参数 PC2,PC3:电性参数
CC1:耦合电容值 CC2:参考电容值
VC1(t),VC3(t),VC5(t):第一充电 VC2(t),VC4(t):参考充电电压
电压
SM1,SM2:第一测量信号 SM3,SM4:第二测量信号
VSM1(t),VSM2(t):第一测量电压 VSM3(t),VSM4(t):第二测量电压
AI1+:正输入端 AI1-:负输入端
Vref1,Vref2:第二参考电压 Vref3,Vref4:第三参考电压
CUV1:第一充电特性曲线 CUV2:参考充电特性曲线
DCUV1,DCUV2:第一差异曲线 104:第一信号分析单元
1041:第一灵敏度调控单元 106:第二信号分析单元
1042:第一数字逻辑单元 1061:第二灵敏度调控单元
SA1,SA2:第一分析信号 1062:第二数字逻辑单元
SA3,SA4:第二分析信号 TPI5:输入端
SD1,SD2:第一数字信号 SD3,SD4:第二数字信号
SM5:测量信号 VSM5(t):测量电压
421,422:两导线 VT:电压测量模块
IC2(t):参考充电电流 CT:电流测量模块
502:测量单元 IC1(t):第一充电电流
503:检测单元 504:仿真数字转换单元
5051:电源及开关控制单元 5052:标准异常信号判断单元
SD7:数字信号 5053:微小异常信号判断单元
SST1:微小异常触发信号
Claims (14)
1.一种耦合电容异常检测装置,包含:
开关模块,包含多个组开关,且具有第一输出端、以及第二输出端,各所述多个组开关对应至多个导线的各所述多个导线,且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一;
信号测量单元,提供电源,且包含:
第一信号测量电路,具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端,且所述第一输入端与所述第一输出端电性连接、所述第二输出端与接地端电性连接;以及
储能单元,电连接于所述第二输入端及所述接地端之间,并在所述第二输入端接收所述电源时,在所述第二输入端及所述接地端之间形成充电参考电压;以及
控制单元,提供控制信号到所述开关模块以使所述多个导线的第一导线电性连接所述第一输出端,且使所述多个导线的第二导线电性连接所述接地端,所述第一导线与所述第二导线之间具有耦合电性参数,其中:
所述开关模块在所述第一输入端接收所述电源时提供电信号到所述第一输入端,以在所述第一输入端与所述接地端之间形成第一充电电压,并在所述第二输入端与所述接地端之间对所述储能单元充电以形成所述充电参考电压;
所述检测装置还包含:
电压测量单元,配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生:
检测所述第一充电电压在单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压增加值是否小于参考电压增加值;以及
检测所述第一充电电压在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压减少值是否皆大于参考电压减少值,且所述第一电压减少值在连续单位时间内累积减少的总电压减少值是否大于参考总电压减少值;以及
电流测量单元,配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生:
检测所述第一充电电流在单位时间内与所述充电参考电流之间的第一电流增加值是否大于参考电流增加值;以及
检测所述第一充电电流在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流之间的所述第一电流增加值是否皆大于所述参考电流增加值,且所述第一电流增加值在连续单位时间内累积增加的总电流增加值是否大于参考总电流增加值。
2.根据权利要求1所述的检测装置,其中:
所述电子装置为印刷电路板;
所述第一导线与所述第二导线之间形成耦合电容器;
所述储能单元为电容器;
所述耦合电性参数为耦合电容值;
所述第一信号测量电路响应所述第一充电电压与所述充电参考电压而输出第一测量信号;
所述第一信号测量电路包含具有正输入端与负输入端的差动放大器,当所述第一输入端为所述正输入端且所述第二输入端为所述负输入端、且在充电时所述第一充电电压大于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值小于所述参考电容值;
当所述第一输入端为所述负输入端且所述第二输入端为所述正输入端、且在充电时所述第一充电电压小于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值大于所述参考电容值;
所述检测装置还包含第一信号分析单元,其接收来自所述第一信号测量电路的所述第一测量信号,并将所述第一测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况;
所述第一信号信号测量单元藉由测量所述第一充电电压以获得第一充电特性曲线,且藉由测量所述参考充电电压以获得参考充电特性曲线,所述第一信号分析单元分析所述第一测量信号以获得所述第一充电特性曲线与所述参考充电特性曲线之间的第一差异曲线,所述控制单元藉由判断所述第一差异曲线以判断所述变异状况;
所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路;
所述第一信号分析单元包含:
第一灵敏度调控单元,接收具有第一测量电压的所述第一测量信号以及第二参考电压,并根据所述第一测量电压与第二参考电压来输出第一分析信号,其中所述第二参考电压用来调整所述第一信号测量电路的第一灵敏度;以及
第一数字逻辑单元,响应所述第一分析信号以输出第一数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况;
当所述第一测量信号的所述第一测量电压在趋近于零而有正负变化时,调整所述第二参考电压来降低所述第一灵敏度以避免误判;以及
所述第一灵敏度调控单元为第一比较器。
3.根据权利要求1所述的检测装置,其中:
所述信号测量单元还包含第二信号测量电路,其包含:
充电速率测量单元,响应所述第一充电电压而输出具有第二测量电压的第二测量信号,其中所述第二测量电压随着所述第一充电电压的斜率而改变,其中:
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时,所述控制单元判断所述对导线无所述变异状况,其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间;以及
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时,所述控制单元判断所述对导线具有所述变异状况;
所述检测装置还包含第二信号分析单元,其接收来自所述第二信号测量电路的所述第二测量信号,并将所述第二测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况;
所述第二信号分析单元,包含:
第二灵敏度调控单元,接收具有所述第二测量电压的所述第二测量信号以及第三参考电压,并根据所述第二测量电压与所述第三参考电压来输出第二分析信号,其中所述第三参考电压用来调整所述第二信号测量电路的第二灵敏度;以及
第二数字逻辑单元,响应所述第二分析信号以输出第二数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况;
当所述第二测量信号的所述第二测量电压在趋近于零而有正负变化时,调整所述第三参考电压来降低所述第二灵敏度以避免误判;
所述电源与所述开关信号在同一时间点分别提供至所述第一信号测量电路以及所述开关模块;以及
所述第二灵敏度调控单元为第二比较器。
4.一种用于耦合电容异常检测装置的检测方法,包含下列步骤:
提供第一信号测量电路以及多个导线,所述第一信号测量电路具有接地端、第一输入端与第二输入端,其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端;
提供电源至所述第一信号测量电路,以在所述两导线之间形成第一充电电压以及第一充电电流,且在所述接地端及所述第二输入端间形成充电参考电压以及充电参考电流;以及
当符合下列条件的至少其中之一,则判断所述两导线间发生变异状况:
条件一,当检测到所述第一充电电压在单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压增加值小于参考电压增加值的状况下;
条件二,当检测到所述第一充电电压在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压减少值皆大于参考电压减少值,且所述第一电压减少值在连续单位时间内累积减少的总电压减少值大于参考总电压减少值的状况下;
条件三,当检测到所述第一充电电流在单位时间内与所述充电参考电流之间的第一电流增加值大于参考电流增加值的状况下;以及
条件四,当检测到所述第一充电电流在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流之间的所述第一电流增加值皆大于所述参考电流增加值,且所述第一电流增加值在连续单位时间内累积增加的总电流增加值大于参考总电流增加值的状况下。
5.根据权利要求4所述的检测方法,其中:
所述电子装置为印刷电路板;
所述第一导线与所述第二导线之间形成耦合电容器;
所述第二输入端电性连接储能单元,所述储能单元为具有参考电容值的参考电容器,且在接收所述电源时在所述参考电容器形成所述充电参考电压;
所述耦合电性参数为耦合电容值;
所述第一信号测量电路响应所述第一充电电压与所述充电参考电压而输出第一测量信号;
所述第一信号测量电路包含具有正输入端与负输入端的差动放大器;
所述检测方法还包含下列步骤:
当所述第一输入端为所述正输入端且所述第二输入端为所述负输入端、且在充电时所述第一充电电压大于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值小于所述参考电容值;以及
当所述第一输入端为所述负输入端且所述第二输入端为所述正输入端、且在充电时所述第一充电电压小于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值大于所述参考电容值;
所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路;
所述检测方法还包含下列步骤:
接收具有第一测量电压的所述第一测量信号以及第二参考电压,并根据所述第一测量电压与第二参考电压来输出第一分析信号,其中所述第二参考电压用来调整所述第一信号测量电路的第一灵敏度;以及
响应所述第一分析信号以输出第一数字信号至控制单元以供判断所述变异状况。
6.根据权利要求4所述的检测方法,其中:
所述检测方法还包含所述多个导线的所述变异状况的检测方法,其包含下列步骤:
响应所述第一充电电压而输出具有第二测量电压的第二测量信号,其中所述第二测量电压随着所述第一充电电压的斜率而改变;
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时,判断所述对导线无所述变异状况,其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间;以及
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时,判断所述对导线具有所述变异状况;
所述检测方法还包含灵敏度的调整方法,其包含下列步骤:
接收具有所述第二测量电压的所述第二测量信号以及第三参考电压,并根据所述第二测量电压与所述第三参考电压来输出第二分析信号,其中所述第三参考电压用来调整所述第二信号测量电路的第二灵敏度;
所述检测方法还包含所述多个导线的所述变异状况的检测方法,其包含下列步骤:
当所述第二测量电压与所述第三参考电压的差值在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时,判断所述对导线无所述变异状况,其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间;以及
当所述第二测量电压与所述第三参考电压的所述差值在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时,判断所述对导线具有所述变异状况;以及
所述检测方法还包含下列步骤:
响应所述第二分析信号以输出第二数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况。
7.一种耦合电容异常检测装置,包含:
多个组开关,分别对应地与多个导线电性连接;
信号测量单元,提供电源,且包含:
第一信号测量电路,具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端;
储能单元,电连接于所述第二输入端及接地端之间以形成充电参考电压;以及
控制单元,控制所述多个组开关的其中两个,以使对应于两组开关的所述多个导线的两导线分别与所述第一输入端及所述接地端电连接,其中所述两导线之间具有电性参数,藉此在所述第一输入端及所述接地端之间形成第一充电电压,且所述控制单元根据所述第一充电电压以及所述充电参考电压来检测所述两导线间是否发生变异状况。
8.根据权利要求7所述的检测装置,其中:
所述电子装置为印刷电路板;
所述第一导线与所述第二导线之间形成耦合电容器;
所述电性参数为耦合电性参数;
所述多个组开关具有第一输出端、以及第二输出端,各所述多个组开关对应至各所述多个导线,且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一;
所述第一信号测量电路的所述第一输入端与所述第一输出端电性连接;
所述控制单元提供所述多个组开关控制信号来控制所述多个组开关的其中两个分别与所述第一输入端以及所述接地端导通,以使所述多个导线的第一导线电性连接所述第一输出端,且使所述多个导线的第二导线电性连接所述接地端,所述第一导线与所述第二导线之间具有所述耦合电性参数,其中所述控制单元根据所述耦合电性参数以判断各所述多个导线的所述变异状况;
所述第二输出端电性连接到所述接地端;
所述第二输入端电性连接具有参考电容值的参考电容器,且在接收所述电源时在所述参考电容器形成所述充电参考电压;
所述耦合电性参数为耦合电容值;
所述第一信号测量电路响应所述第一充电电压与所述充电参考电压而输出第一测量信号;
所述第一信号测量电路包含具有正输入端与负输入端的差动放大器,当所述第一输入端为所述正输入端且所述第二输入端为所述负输入端、且在充电时所述第一充电电压大于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值小于所述参考电容值;
当所述第一输入端为所述负输入端且所述第二输入端为所述正输入端、且在充电时所述第一充电电压小于所述充电参考电压的状况下,所述控制单元判断所述耦合电容值大于所述参考电容值;
所述检测装置还包含第一信号分析单元,其接收来自所述第一信号测量电路的所述第一测量信号,并将所述第一测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况;
所述第一信号信号测量单元藉由测量所述第一充电电压以获得第一储能特性曲线,且藉由测量所述参考充电电压以获得参考储能特性曲线,所述第一信号分析单元分析所述第一测量信号以获得所述第一储能特性曲线与所述参考储能特性曲线之间的第一差异曲线,所述控制单元藉由判断所述第一差异曲线以判断所述变异状况;
所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路;
所述第一信号分析单元包含:
第一灵敏度调控单元,接收具有第一测量电压的所述第一测量信号以及第二参考电压,并根据所述第一测量电压与第二参考电压来输出第一分析信号,其中所述第二参考电压用来调整所述第一信号测量电路的第一灵敏度;以及
第一数字逻辑单元,响应所述第一分析信号以输出第一数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况;
所述第一灵敏度调控单元为第一比较器;
所述电源为直流电压信号;
所述信号测量单元还包含第二信号测量电路,其包含:
储能速率测量单元,响应所述第一充电电压而输出具有第二测量电压的第二测量信号,其中所述第二测量电压随着所述第一充电电压的斜率而改变,其中:
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时,所述控制单元判断所述对导线无所述变异状况,其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间;
当所述第二测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时,所述控制单元判断所述对导线具有所述变异状况;
所述检测装置还包含第二信号分析单元,其接收来自所述第二信号测量电路的所述第二测量信号,并将所述第二测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况;
所述第二信号分析单元,包含:
第二灵敏度调控单元,接收具有所述第二测量电压的所述第二测量信号以及第三参考电压,并根据所述第二测量电压与所述第三参考电压来输出第二分析信号,其中所述第三参考电压用来调整所述第二信号测量电路的第二灵敏度;以及
第二数字逻辑单元,响应所述第二分析信号以输出第二数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况;以及
所述第二灵敏度调控单元为第二比较器。
9.一种耦合电容异常检测装置,包含:
多个组开关,分别对应地与多个导线电性连接;
信号测量单元,提供电源,且包含:
信号测量电路,具有接收所述电源的输入端且包含储能速率测量单元;以及
控制单元,控制所述多个组开关的其中两个,以使对应于两组开关的所述多个导线的两导线分别与所述第一输入端及接地端电连接,其中:
所述两导线之间具有电性参数,藉此在所述第一输入端及所述接地端之间形成充电电压,所述储能速率测量单元响应所述充电电压而输出具有测量电压的测量信号,其中所述测量电压随着所述充电电压的斜率而改变;以及
所述控制单元根据所述斜率来检测所述两导线间是否发生变异状况。
10.根据权利要求9所述的检测装置,其中:
所述信号测量电路,包含:
储能速率测量单元,响应所述充电电压而输出具有测量电压的测量信号,其中所述测量电压随着所述充电电压的斜率而改变,其中:
当所述测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时,所述控制单元判断所述对导线无所述变异状况,其中所述测量期间为电源开始到所述测量电压趋近于零的期间;
当所述测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时,所述控制单元判断所述对导线具有所述变异状况;
所述检测装置还包含信号分析单元,其接收来自所述信号测量电路的所述测量信号,并将所述测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况;
所述信号分析单元,包含:
灵敏度调控单元,接收具有所述测量电压的所述测量信号以及参考电压,并根据所述测量电压与所述参考电压来输出分析信号,其中所述参考电压用来调整所述信号测量电路的灵敏度;以及
数字逻辑单元,响应所述分析信号以输出数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况;以及
所述灵敏度调控单元为比较器。
11.一种用于耦合电容异常检测装置的检测方法,包含下列步骤:
提供信号测量电路,所述信号测量电路具有输入端以及接地端,其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述第一输入端以及所述接地端;
提供电源至所述信号测量电路,以在所述两导线之间形成充电电压;
响应所述充电电压而输出具有测量电压的测量信号,其中所述测量电压随着所述充电电压的斜率而改变;以及
根据所述斜率以判断所述两导线间是否发生变异状况。
12.一种耦合电容异常检测装置,包含:
参考电容器;
具有等效耦合电容器的两导线;以及
信号测量单元,被配置以于测量的时间起点同时提供电源至所述参考电容器与所述两导线,使所述参考电容器被充电而随着测量时段形成具有参考充电电压的参考特征化曲线,同时使所述两导线之间的所述等效耦合电容器被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压的待测特征化曲线,其中所述参考特征化曲线用以与所述待测特征化曲线比较,以检测所述两导线之间的异常状况是否发生。
13.一种耦合电容异常检测装置,包含:
测量单元,提供电源,以测量所述多个导线之间的第一电性参数以及第二电性参数,且包含:
电压测量单元,测量所述第一电性参数;以及
电流测量单元,测量所述第二电性参数;
检测单元,检测所述第一以及所述第二电性参数,以产生异常触发信号;以及
控制单元,配置以检测下列至少其中之一,以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生:
所述电压测量单元检测所述第一电性参数在单位时间内的第一电性参数增加值是否小于参考电压增加值;
所述电压测量单元检测所述第一电性参数在连续单位时间的各所述单位时间内的第一电性参数减少值是否皆大于参考电压减少值,且所述第一电性参数减少值在连续单位时间内累积减少的第一总电性参数减少值是否大于参考总电压减少值;
所述电流测量单元检测所述第二电性参数在单位时间内的第二电性参数增加值是否大于参考电流增加值;
所述电流测量单元检测所述第二电性参数在连续单位时间的各所述单位时间内的所述第二电性参数增加值是否皆大于所述参考电流增加值,且所述第二电性参数增加值在连续单位时间内累积增加的第二总电性参数增加值是否大于参考总电流增加值;以及
所述检测单元检测所述异常触发信号是否大于异常判断设定值。
14.根据权利要求13所述的检测装置,其中:
所述测量单元为标准异常信号测量单元,所述检测单元为微小异常信号检测单元;
所述第一电性参数为充电电压,所述第二电性参数为充电电流;
所述第一电性参数增加值为充电电压增加值,所述第二电性参数增加值为充电电流增加值;
所述第一电性参数减少值为充电电压减少值,所述第二电性参数减少值为充电电流减少值;
所述第一总电性参数减少值为总电压减少值,所述第二总电性参数增加值为电流增加值;
所述检测装置还包含:
开关模块,包含多个组开关,且具有第一输出端、以及第二输出端,各所述多个组开关对应至各所述多个导线,且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一;以及
等效储能单元,耦接于所述第一输出端及所述第二输出端之间,并在两输出端之间形成所述充电电压;
所述控制单元提供控制信号到所述开关模块以使所述多个导线的第一导线电性连接所述第一输出端,且使所述多个导线的第二导线电性连接所述第二输出端;
所述检测单元接收所述充电电压,并具有第一输入端与第二输入端,且所述第一输入端与所述第一输出端耦接、所述第二输出端与第二输入端耦接;以及
所述控制单元包含:
电源及开关控制单元,配置以控制所述电源与所述开关模块的操作时间;
标准异常信号判断单元,记录并判断所述第一与所述第二电性参数是否符合第一检测标准值;以及
微小异常判断单元,记录并判断所述第一与所述第二电性参数是否符合第二检测标准值;
所述检测单元包含:
放大器,接收所述充电电压以输出放大信号;
充电速率测量单元,因应所述放大信号而输出微小异常触发信号;
所述检测装置还包含仿真数字转换器,配置将所述微小异常触发信号转换成数字信号;
所述标准异常信号判断单元接收所述数字信号,以判断所述第一与所述第二电性参数是否符合所述第一检测标准值;
所述微小异常判断单元接收微小异常触发信号,以判断所述第一与所述第二电性参数是否符合第二检测标准值。
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