CN219320396U - 一种电容器动态频率纹波电流试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电容器动态频率纹波电流试验装置，包括驱动电路、隔离变压器、谐振电感，所述驱动电路包括第一FPGA处理器、第一碳化硅功率器件、第二FPGA处理器、第二碳化硅功率器件、第三FPGA处理器、第三碳化硅功率器件、第四FPGA处理器、第四碳化硅功率器件，所述第一碳化硅功率器件、所述第二碳化硅功率器件、所述第三碳化硅功率器件、所述第四FPGA处理器均与碳化硅驱动器相连。本申请的电容器动态频率纹波电流试验装置，采用FPGA处理器，利用高速的采集的内核，可以快速的输出信号，同时又能产生高频的脉冲波，设计结构简便，输出频率高速。碳化硅功率器件是一款高速的功率器件，为装置具备工作频率宽、输出功率大、电压高、电流大的性能提供了保证。

Description

一种电容器动态频率纹波电流试验装置

技术领域

本申请涉及电容器检测技术领域，具体是一种电容器动态频率纹波电流试验装置。

背景技术

电容器高频纹波电流试验是电容器在高频的工作频率下检测电容器温升与电流的关系，目前国内外制造商生产的高频纹波试验设备是在固定的频率下进行老化试验，而电容器的频率是特性是一个频率段的范围，如10kHz～200Khz，固定的试验频率的设备是无法满足宽频率的测试要求，导致对电容器的特性评价只能通过理论的推理得出数据，无法切确的反映电容器的老化温升试验。而电容器动态频率纹波电流试验装置就能满足这个测试的要求。

目前的检测电容器纹波电流的试验方法是采用固定频率的试验设备或者一定范围可调节的线性纹波试验设备，而这两款的缺点分别是：固定频率的纹波电流试验设备功率可以做的很大，但是频率不可调节。一定范围可调节的纹波电流试验设备是一款采用线性放大的设计扑拓，频率只能在40Khz以内调节，而且效率很低，无法做到较大功率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供电容器动态频率纹波电流试验装置，具备工作频率宽、输出功率大、电压高、电流大的特点。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种电容器动态频率纹波电流试验装置，包括驱动电路、隔离变压器、谐振电感，所述驱动电路包括第一FPGA处理器、第一碳化硅功率器件、第二FPGA处理器、第二碳化硅功率器件、第三FPGA处理器、第三碳化硅功率器件、第四FPGA处理器、第四碳化硅功率器件，所述第一碳化硅功率器件、所述第二碳化硅功率器件、所述第三碳化硅功率器件、所述第四FPGA处理器均与碳化硅驱动器相连；

所述隔离变压器的原、副线圈匝道相等；

所述第一FPGA处理器的输出端与所述第一碳化硅功率器件的基极相连，所述第二FPGA处理器的输出端与所述第二碳化硅功率器件的基极相连，所述第三FPGA处理器的输出端与所述第三碳化硅功率器件的基极相连，所述第四FPGA处理器的输出端与所述第四碳化硅功率器件的基极相连，所述第一碳化硅功率器件的发射极与所述第二碳化硅功率器件的集电极相连，所述第三碳化硅功率器件的发射极与所述第四碳化硅功率器件的集电极相连，所述第一碳化硅功率器件、所述第三碳化硅功率器件的集电极分别与电源VCC相连，所述第二碳化硅功率器件、所述第四碳化硅功率器件的发射极分别接地；

所述隔离变压器的原线圈一侧设置有第一输入端、第二输入端，所述隔离变压器的副线圈一侧设置有第一输出端、第二输出端，所述第一输入端连接于所述所述第三碳化硅功率器件的发射极和所述第四碳化硅功率器件的集电极之间，所述第二输入端连接于所述第一碳化硅功率器件的发射极和所述第二碳化硅功率器件的集电极之间，所述第一输出端和所述第二输出端之间串联有所述谐振电感、电容样品。

在一种实施方式中，所述电容样品与所述第一输出端之间设置有三个所述谐振电感。

在一种实施方式中，所述谐振电感的感量范围为5uH～1000uH。

在一种实施方式中，所述第一碳化硅功率器件、所述第二碳化硅功率器件、所述第三碳化硅功率器件、所述第四碳化硅功率器件的型号为IMW120R30M1H或SCT2080KE。

在一种实施方式中，所述碳化硅驱动器的型号为UCC20520DWR。

有益效果：本申请的电容器动态频率纹波电流试验装置，设计结构简便，采用FPGA作为电容样品谐振频率的信号源，利用高速采集的内核，同时又能产生高频的脉冲波，FPGA处理器根据选择的谐振电感和电容器的容量输出工作频率，碳化硅驱动器将FPGA处理器输出的信号进行放大，然后驱动碳化硅功率器件，碳化硅功率器件将驱动信号的频率进行放大，输出满足试验要求的电压和电流，隔离变压器进行高压隔离，起到保护的作用，同时，碳化硅功率器件是一款高速的功率器件，确保了工作频率宽、输出功率大、电压高、电流大的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例中电容器动态频率纹波电流试验装置的电路原理图。

附图标记：1、隔离变压器；2、谐振电感；3、第一FPGA处理器；4、第一碳化硅功率器件；5、第二FPGA处理器；6、第二碳化硅功率器件；7、第三FPGA处理器；8、第三碳化硅功率器件；9、第四FPGA处理器；10、第四碳化硅功率器件；11、电容样品。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”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公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义，并且，未做明确限定的情况下，机械、零件和设备均可以采用现有技术中常规的型号。

在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例

参考图1所示的一种电容器动态频率纹波电流试验装置，包括驱动电路、隔离变压器1、谐振电感2。

驱动电路包括第一FPGA处理器3、第一碳化硅功率器件4、第二FPGA处理器5、第二碳化硅功率器件6、第三FPGA处理器7、第三碳化硅功率器件8、第四FPGA处理器9、第四碳化硅功率器件10，第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四FPGA处理器9均与碳化硅驱动器相连。第一FPGA处理器3、第二FPGA处理器5、第三FPGA处理器7、第四FPGA处理器9作为谐振频率的信号源，第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四FPGA处理器9用于根据对应的FPGA处理器的工作频率输出高压大功率的信号。在本实施例中，第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四碳化硅功率器件10的型号为IMW120R30M1H或SCT2080KE。碳化硅驱动器用于将第一FPGA处理器3、第二FPGA处理器5、第三FPGA处理器7、第四FPGA处理器9输出的信号进行放大，并驱动第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四碳化硅功率器件10。在本实施例中，碳化硅驱动器的型号为UCC20520DWR。

第一FPGA处理器3的输出端与第一碳化硅功率器件4的基极相连，第二FPGA处理器5的输出端与第二碳化硅功率器件6的基极相连，第三FPGA处理器7的输出端与第三碳化硅功率器件8的基极相连，第四FPGA处理器9的输出端与第四碳化硅功率器件10的基极相连，第一碳化硅功率器件4的发射极与第二碳化硅功率器件6的集电极相连，第三碳化硅功率器件8的发射极与第四碳化硅功率器件10的集电极相连，第一碳化硅功率器件4、第三碳化硅功率器件8的集电极分别与电源VCC相连，第二碳化硅功率器件6、第四碳化硅功率器件10的发射极分别接地。

隔离变压器1的原、副线圈匝道相等，即采用1：1的设计参数，在回路中起到高低压隔离的作用，保证弱电部分的电路不被高压击穿。隔离变压器1的原线圈一侧设置有第一输入端、第二输入端，隔离变压器1的副线圈一侧设置有第一输出端、第二输出端，第一输入端连接于第三碳化硅功率器件8的发射极和第四碳化硅功率器件10的集电极之间，第二输入端连接于第一碳化硅功率器件4的发射极和第二碳化硅功率器件6的集电极之间，第一输出端和第二输出端之间串联有谐振电感2、电容样品11。

电容样品11与第一输出端之间设置有三个谐振电感2，谐振电感2作为与电容样品11组成谐振频率点的主要器件，电容样品11能工作在某个频率点取决于电容样品11和谐振电感2的工作频率，本实施例的谐振电感2的感量范围为5uH～1000uH，满足10Kz～100Khz的工作频率。

本申请的电容器动态频率纹波电流试验装置，采用FPGA处理器，利用高速的采集的内核，可以快速的输出信号，同时又能产生高频的脉冲波，设计结构简便，输出频率高速。且碳化硅功率器件是一款高速的功率器件，为装置具备工作频率宽、输出功率大、电压高、电流大的性能提供了保证。

工作原理：第一FPGA处理器3、第二FPGA处理器5、第三FPGA处理器7、第四FPGA处理器9根据选择的谐振电感2和电容样品11的容量输出工作频率，碳化硅驱动器将第一FPGA处理器3、第二FPGA处理器5、第三FPGA处理器7、第四FPGA处理器9输出的信号进行放大，然后驱动第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四碳化硅功率器件10。第一碳化硅功率器件4、第二碳化硅功率器件6、第三碳化硅功率器件8、第四碳化硅功率器件10将驱动信号的频率进行放大，输出满足试验要求的电压和电流，隔离变压器1进行高压隔离，起到保护的作用。

最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电容器动态频率纹波电流试验装置，其特征在于，包括驱动电路、隔离变压器(1)、谐振电感(2)，所述驱动电路包括第一FPGA处理器(3)、第一碳化硅功率器件(4)、第二FPGA处理器(5)、第二碳化硅功率器件(6)、第三FPGA处理器(7)、第三碳化硅功率器件(8)、第四FPGA处理器(9)、第四碳化硅功率器件(10)，所述第一碳化硅功率器件(4)、所述第二碳化硅功率器件(6)、所述第三碳化硅功率器件(8)、所述第四FPGA处理器(9)均与碳化硅驱动器相连；

所述隔离变压器(1)的原、副线圈匝道相等；

所述第一FPGA处理器(3)的输出端与所述第一碳化硅功率器件(4)的基极相连，所述第二FPGA处理器(5)的输出端与所述第二碳化硅功率器件(6)的基极相连，所述第三FPGA处理器(7)的输出端与所述第三碳化硅功率器件(8)的基极相连，所述第四FPGA处理器(9)的输出端与所述第四碳化硅功率器件(10)的基极相连，所述第一碳化硅功率器件(4)的发射极与所述第二碳化硅功率器件(6)的集电极相连，所述第三碳化硅功率器件(8)的发射极与所述第四碳化硅功率器件(10)的集电极相连，所述第一碳化硅功率器件(4)、所述第三碳化硅功率器件(8)的集电极分别与电源VCC相连，所述第二碳化硅功率器件(6)、所述第四碳化硅功率器件(10)的发射极分别接地；

所述隔离变压器(1)的原线圈一侧设置有第一输入端、第二输入端，所述隔离变压器(1)的副线圈一侧设置有第一输出端、第二输出端，所述第一输入端连接于所述第三碳化硅功率器件(8)的发射极和所述第四碳化硅功率器件(10)的集电极之间，所述第二输入端连接于所述第一碳化硅功率器件(4)的发射极和所述第二碳化硅功率器件(6)的集电极之间，所述第一输出端和所述第二输出端之间串联有所述谐振电感(2)、电容样品(11)。

2.根据权利要求1所述的电容器动态频率纹波电流试验装置，其特征在于，所述电容样品(11)与所述第一输出端之间设置有三个所述谐振电感(2)。

3.根据权利要求2所述的电容器动态频率纹波电流试验装置，其特征在于，所述谐振电感(2)的感量范围为5uH～1000uH。

4.根据权利要求1所述的电容器动态频率纹波电流试验装置，其特征在于，所述第一碳化硅功率器件(4)、所述第二碳化硅功率器件(6)、所述第三碳化硅功率器件(8)、所述第四碳化硅功率器件(10)的型号为IMW120R30M1H或SCT2080KE。

5.根据权利要求1所述的电容器动态频率纹波电流试验装置，其特征在于，所述碳化硅驱动器的型号为UCC20520DWR。

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