CN212008781U - 一种mlcc异常检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种MLCC异常检测电路，包括电源单元以及控制单元，电源单元为控制单元输出电能，控制单元包括：数据采集模块、中央控制器、程序烧录器、异常预警模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、与中央处理器连接的数据存储模块，数据采集模块用于采集被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，中央控制器通过第一无线通信模块与数据采集模块之间进行通信，用于接收数据采集模块所采集到的电压值信号，中央控制器根据电压值信号产生异常报警信号，中央控制器向异常预警模块发送异常报警信号以控制异常预警模块发出声光报警信号。本实用新型根据采集到的电压值得出被测MLCC的绝缘电阻IR，从而可以实时验证MLCC是否会失效。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电力电子技术领域，具体的，涉及一种MLCC异常检测电路。
【背景技术】
MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。IR(Insulation Resistance)是绝缘电阻，绝缘电阻表征的是介质材料在直流偏压梯度下抵抗漏电流的能力。陶瓷电容器的绝缘电阻取决于介质材料配方、工艺过程 (烧结)和测量时的温度。
目前，市面上测量MLCC相关参数的仪器相当多(比如电容测量仪，数字电桥等)，这些仪器往往每次只能测量单颗MLCC的相关参数，且不能动态监测MLCC失效的整个过程。当某些劣质MLCC需要在某特定条件下长时间工作才能失效时，这些仪器将不能实时检测到该MLCC何时失效，多大比例失效。
【实用新型内容】
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种MLCC异常检测电路，该电路可以根据采集到的MLCC的绝缘电阻IR的电压值实时验证MLCC在某些特定情况下是否会失效。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种MLCC异常检测电路，包括电源单元以及控制单元，所述电源单元为所述控制单元输出电能，所述控制单元包括：数据采集模块、中央控制器、程序烧录器、异常预警模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、与所述中央控制器连接的数据存储模块，所述数据采集模块用于采集被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，所述中央控制器通过所述第一无线通信模块与所述数据采集模块之间进行通信，用于接收所述数据采集模块所采集到的电压值信号，所述中央控制器根据所述电压值信号产生异常报警信号，所述中央控制器向所述异常预警模块发送所述异常报警信号以控制所述异常预警模块发出声光报警信号；所述程序烧录器的数据接头通过数据烧录接口与所述中央控制器连接，所述程序烧录器将存储的固件信息传输至所述中央控制器，以促使所述中央控制器根据所述固件信息控制所述数据采集模块工作；所述中央控制器通过所述第二无线通信模块与智能终端建立无线通信连接，所述中央控制器接收并储存所述数据采集模块采集到的所述电压值信号，并将所述电压值信号转换为为所述智能终端可识别的信息后发送至所述智能终端。
进一步的方案是，所述电源单元包括12v电源适配器以及降压DC-DC 转换模块，所述12v电源适配器接收220V交流输入电压，并转换成12V 直流电压后提供给所述控制单元，所述降压DC-DC转换模块接收12V输入电压，并转换成3.3V输出电压提供给所述控制单元。
更进一步的方案是，所述降压DC-DC转换模块包括降压DC-DC转换器，所述降压DC-DC转换器的第五端连接有电容C1、电容C2、电阻R1，所述降压DC-DC转换器的第四端连接有电容C4，所述降压DC-DC转换器的第二端接地，所述降压DC-DC转换器的第三端连接有电阻R2、电阻 R3、电容C5，所述降压DC-DC转换器的第一端依次连接有电容C3、电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。
更进一步的方案是，所述降压DC-DC转换器为SY8120B芯片。
更进一步的方案是，所述数据采集模块包括RC电路以及16路模拟开关芯片CD4067，所述RC电路与所述16路模拟开关芯片CD4067电连接，所述RC电路的输入端接收被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，并通过所述16路模拟开关芯片CD4067检测并采集多路数据。
更进一步的方案是，所述数据存储模块为TF卡存储模块。
更进一步的方案是，所述异常预警模块包括LED指示灯以及蜂鸣器，所述中央控制器向所述LED指示灯发送LED指示信号以控制所述LED指示灯闪烁发亮，所述中央控制器向所述蜂鸣器发送声音控制信号以控制蜂鸣器发出声音报警信号。
更进一步的方案是，所述中央控制器为STM32F 103RCT6。
由此可见，本实用新型主要包括数据采集模块、中央控制器、程序烧录器、异常预警模块、数据存储模块等，其中，数据采集模块通过RC电路部分提供被采集的数据，同时应用十六路模拟开关芯片CD4067来实现同时检测并采集256路数据，程序烧录器通过向中央控制器烧录应用程序，使单片机能够按照用户要求进行采集和存储数据，中央控制器将采集来的电压数据进行处理后输出到数据存储模块中，当单片机识别到异常数据时，触动异常预警模块发出报警信号。
所以，本实用新型所能实现的功能不是简单的测量某未知MLCC的容值，而在于测量某已知MLCC在某特定条件下长时间工作是否会失效。
【附图说明】
图1是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例的原理图。
图2是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中中央控制器的电路原理图。
图3是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中12v电源适配器的电路原理图。
图4是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中降压DC-DC转换模块的电路原理图。
图5是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中数据采集模块的 RC电路的电路原理图。
图6是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中数据采集模块的 16路模拟开关芯片CD4067的电路原理图。
图7是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中数据存储模块的电路原理图。
图8是本实用新型一种MLCC异常检测电路实施例中转化成被测MLCC的绝缘电阻的IR/time曲线图。
【具体实施方式】
为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限用于本实用新型。
参见图1，本实用新型的MLCC异常检测电路包括电源单元20以及控制单元10，电源单元20为控制单元10输出电能，控制单元10包括数据采集模块11、中央控制器12、程序烧录器13、异常预警模块14、第一无线通信模块15、第二无线通信模块16、与中央控制器12连接的数据存储模块17，数据采集模块11用于采集被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，中央控制器12通过第一无线通信模块15与数据采集模块11之间进行通信，用于接收数据采集模块11所采集到的电压值信号，中央控制器12 根据电压值信号产生异常报警信号，中央控制器12向异常预警模块14发送异常报警信号以控制异常预警模块14发出声光报警信号。作为优选，如图2所示，中央控制器12为STM32F 103RCT6芯片U1。
在本实施例中，程序烧录器13的数据接头通过数据烧录接口与中央控制器12连接，程序烧录器13将存储的固件信息传输至中央控制器12，以促使中央控制器12根据固件信息控制数据采集模块11工作。
在本实施例中，中央控制器12通过第二无线通信模块16与智能终端 100建立无线通信连接，中央控制器12接收并储存数据采集模块11采集到的电压值信号，并将电压值信号转换为为智能终端100可识别的信息后发送至智能终端100。可见，通过无线通信模块进行网络连接，用户使用电脑、PDA或手机终端可以对本系统的访问和实时监控。
参见图3与图4，电源单元20包括12v电源适配器J1以及降压DC-DC 转换模块，12v电源适配器接收220V交流输入电压，并转换成12V直流电压后提供给控制单元10，降压DC-DC转换模块接收12V输入电压，并转换成3.3V输出电压提供给控制单元10。
其中，降压DC-DC转换模块包括降压DC-DC转换器U2，降压DC-DC 转换器U2的第五端连接有电容C1、电容C2、电阻R1，降压DC-DC转换器U2的第四端连接有电容C4，降压DC-DC转换器U2的第二端接地，降压DC-DC转换器U2的第三端连接有电阻R2、电阻R3、电容C5，降压DC-DC转换器U2的第一端依次连接有电容C3、电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。作为优选，降压DC-DC转换器为SY8120B芯片。可见，电源单元20给整个装置提供电能，其包括12V/1A规格的适配器和 SY8120B1转换3.3V的DC-DC部分。
参见图5与图6，数据采集模块11包括RC电路以及16路模拟开关芯片CD4067(U3)，RC电路与16路模拟开关芯片CD4067电连接，RC 电路的输入端接收被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，并通过16路模拟开关芯片CD4067检测并采集多路数据。可见，相比于传统的仪器往往每次只能测量单颗MLCC的相关参数，本实用新型通过数据采集模块11可以一次性测试256组并获取相关参数。
参见图7，数据存储模块17为TF卡存储模块，可见，中央控制器12 将256路数据实时传输到数据存储模块17中，数据存储模块17利用TF01 存储卡来实现。
在本实施例中，异常预警模块14包括LED指示灯以及蜂鸣器，中央控制器12向LED指示灯发送LED指示信号以控制LED指示灯闪烁发亮，中央控制器12向蜂鸣器发送声音控制信号以控制蜂鸣器发出声音报警信号。可见，当中央控制器12识别到异常数据时，可以通过LED指示灯以红灯不断闪烁发光，也可以通过蜂鸣器发出报警声音。
在实际应用中，本应用旨在验证1uF，20％，16V，X5R，1005规格 MLCC长时间在85℃的恒温箱，通过51K电阻加载3.3V电压的情况下是否会失效。由于良品MLCC的绝缘电阻IR会在几十MΩ或以上，而失效的MLCC的IR值会在5.1MΩ以下甚至更低。在本实施例中，IR值5.1M Ω为区分该MLCC是良品还是不良品的临界点。由于该电路采集到的是电压数据，还需通过串联电路分压定律计算出该MLCC的IR值，参见图8，图8为转化成该MLCC的绝缘电阻的IR/time曲线图。
从图8中可以看出，随着时间的推移，7PCS不合格电容的IR会掉到 5.1MΩ以下(甚至更低)，从而失效；而3PCS合格电容的IR略微有所下降，但始终在50MΩ以上的区间震荡，电容性能良好。
因此，本实用新型是利用单片机采集电压的原理设计的一款测试该 MLCC是否失效的简易装置，通过采集到的电压值计算出被测MLCC的绝缘电阻IR，当IR低于5.1MΩ时，则可确定该MLCC失效，可以在极其严峻的条件下采集电压数据，从而科学而安全的估算MLCC是否失效。
另外，当某些劣质MLCC需要在某特定条件下长时间工作才能失效时，市面上的仪器将不能实时检测到该MLCC何时失效，多大比例失效，而本实用新型能够实时动态监测MLCC失效的整个过程。
由此可见，本实用新型主要包括数据采集模块11、中央控制器12、程序烧录器13、异常预警模块14、数据存储模块17等，其中，数据采集模块11通过RC电路部分提供被采集的数据，同时应用十六路模拟开关芯片 CD4067来实现同时检测并采集256路数据，程序烧录器13通过向中央控制器12烧录应用程序，使单片机能够按照用户要求进行采集和存储数据(比如设定每隔30分钟采集一次数据)，中央控制器12将采集来的电压数据进行处理后输出到数据存储模块17中，当单片机识别到异常数据时，触动异常预警模块14发出报警信号。
所以，本实用新型所能实现的功能不是简单的测量某未知MLCC的容值，而在于测量某已知MLCC在某特定条件下长时间工作是否会失效。
需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种MLCC异常检测电路，包括电源单元以及控制单元，所述电源单元为所述控制单元输出电能，其特征在于，所述控制单元包括：
数据采集模块、中央控制器、程序烧录器、异常预警模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、与所述中央控制器连接的数据存储模块，所述数据采集模块用于采集被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，所述中央控制器通过所述第一无线通信模块与所述数据采集模块之间进行通信，用于接收所述数据采集模块所采集到的电压值信号，所述中央控制器根据所述电压值信号产生异常报警信号，所述中央控制器向所述异常预警模块发送所述异常报警信号以控制所述异常预警模块发出声光报警信号；
所述程序烧录器的数据接头通过数据烧录接口与所述中央控制器连接，所述程序烧录器将存储的固件信息传输至所述中央控制器，以促使所述中央控制器根据所述固件信息控制所述数据采集模块工作；
所述中央控制器通过所述第二无线通信模块与智能终端建立无线通信连接，所述中央控制器接收并储存所述数据采集模块采集到的所述电压值信号，并将所述电压值信号转换为为所述智能终端可识别的信息后发送至所述智能终端。
2.根据权利要求1所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述电源单元包括12v电源适配器以及降压DC-DC转换模块，所述12v电源适配器接收220V交流输入电压，并转换成12V直流电压后提供给所述控制单元，所述降压DC-DC转换模块接收12V输入电压，并转换成3.3V输出电压提供给所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述降压DC-DC转换模块包括降压DC-DC转换器，所述降压DC-DC转换器的第五端连接有电容C1、电容C2、电阻R1，所述降压DC-DC转换器的第四端连接有电容C4，所述降压DC-DC转换器的第二端接地，所述降压DC-DC转换器的第三端连接有电阻R2、电阻R3、电容C5，所述降压DC-DC转换器的第一端依次连接有电容C3、电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。
4.根据权利要求3所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述降压DC-DC转换器为SY8120B芯片。
5.根据权利要求1至4任一项所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述数据采集模块包括RC电路以及16路模拟开关芯片CD4067，所述RC电路与所述16路模拟开关芯片CD4067电连接，所述RC电路的输入端接收被测MLCC的绝缘电阻IR的电压值，并通过所述16路模拟开关芯片CD4067检测并采集多路数据。
6.根据权利要求1至4任一项所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述数据存储模块为TF卡存储模块。
7.根据权利要求1至4任一项所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述异常预警模块包括LED指示灯以及蜂鸣器，所述中央控制器向所述LED指示灯发送LED指示信号以控制所述LED指示灯闪烁发亮，所述中央控制器向所述蜂鸣器发送声音控制信号以控制蜂鸣器发出声音报警信号。
8.根据权利要求1至4任一项所述的MLCC异常检测电路，其特征在于：
所述中央控制器为STM32F 103RCT6。
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|---|---|---|---|---|
| CN113552419A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-10-26 | 广东微容电子科技有限公司 | 一种间接检测mlcc介质陶瓷晶格缺陷的方法 |
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