KR0160742B1

KR0160742B1 - 전해 콘덴서의 역삽검사 장치 및 방법

Info

Publication number: KR0160742B1
Application number: KR1019950066914A
Authority: KR
Inventors: 박상곤
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR970051556A

Abstract

본 발명은 전해 콘덴서의 2 핀만을 사용하여 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 고속으로 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는 전해콘덴서를 소정전압으로 급속충전하는 충전회로부; 전해콘덴서와 충전회로부를 단락 및 개방하는 제1스위칭부; 및 제1스위칭부를 오프하고, 전해콘덴서에 조정가능한 전압을 인가하여 충전된 전압을 추적하여 전해콘덴서의 내부저항을 구하는 충전전압을 추적부를 포함함을 특징으로 하고, 상기 방법은 전해콘덴서를 소정 전압으로 급속충전시키는 단계; 급속충전용 저항과 콘덴서의 연결을 끊는 단계; 전압을 가변시켜 콘덴서 양단의 급속충전 전압을 찾는 단계; 콘덴서 내부저항을 구하는 단계; 콘덴서 (+)단자와 (-)단자를 바꾸어 내부저항을 구하는 단계; 미치 내부저항 값을 비교하는 단계를 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전해 콘덴서를 사용하는 회로 및 장치의 조립 후 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 고속으로 판독하고, 2핀만을 사용함으로써 아무런 부가 장치없이 간단히 실용화될 수 있다.

Description

전해 콘덴서의 역삽검사 장치 및 방법

제1도는 3핀을 갖는 전해 콘덴서.

제2도는 전해 콘덴서의 내부저항과 누설전류를 도시한 회로도.

제3도는 전해 콘덴서의 누설전류 측정을 위한 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 전해 콘덴서의 역삽 검사 장치의 일실시예를 도시한 구성도.

제5도는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전해 콘덴서의 충전 및 방전 회로.

제6도 내지 제7도는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전압Va 와 V1의 관계를 도시한 타이밍도.

본 발명은 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전해 콘덴서의 2 핀만을 사용하여 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 고속으로 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전해 콘덴서는 대용량 콘덴서의 주류를 이루고 있으며, 전자회로 및 장치에서 매우 많이 사용되고 있으나, 다른 종류의 콘덴서와는 달리 극성을 가지고 있다는 단점을 가지고 있다. 전해 콘덴서를 잘못 삽입하는 경우는 매우 빈번히 발생하고 있지만 이를 효과적으로 검사하는 방법은 아직 없는 형편이다. 따라서 전해 콘덴서를 역삽입하는 경우, 역삽입된 상태에 있는 전해콘덴서를 사용하는 회로 및 장치는 바로 심각한 장애를 입거나 또는 장시간에 걸쳐 조금씩 나쁜 영향을 받게된다. 대개는 전해 콘덴서를 역삽입한다 할지라도 이를 사용하는 회로 및 장치가 바로 어떤 동작의 차이를 나타내는 일은 드물기 때문에 콘덴서 역삽입을 바로 발견하기는 매우 어렵고 육안으로 검사하기 또한 실제적으로 어려운 방법이다.

종래에는 전해 콘덴서의 역삽입을 검사하는 방법으로 산업장치에 사용되는 것은 제1도에 도시된 바와 같이 3핀을 이용하는 방법이었다. 세 개의 핀 중 두 개의 핀은 전해 콘덴서의 두 리드(lead)에 접촉시키고 다른 한 핀은 전해 콘덴서의 몸통의 금속부분에 접촉시켜 사용하는 방법이었다. 이 방법은 인쇄회로기판(PCB) 검사 장치에서 사용하고 있는 방법으로 비교적 정확하게 콘덴서의 역 삽입을 검사할 수 있지만 두 가지의 큰 문제점을 가지고 있었다.

첫째는, 하나의 핀을 외부에서 전해 콘덴서 몸통에 접촉시켜야 하는데 이러한 장치를 만드는 것은 매우 어렵거나 장치를 매우 복잡하게 만들게 된다. 또한 전해 콘덴서가 똑바로 서 있지 않는 경우, 위에서 내려 오는 핀이 전해 콘덴서의 금속 부분에 핀을 제대로 접촉시키는 것도 쉽지 않다 둘째는, 탄탈 콘덴서와 같이 콘덴서 몸체에 금속 부분이 외부로 노출되어 있지 않는 경우에는 이 방법을 사용할 수 없다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 종래 기술과 같이 3 핀을 사용하지 않고 2 핀만을 사용하여 고속으로 전해 콘덴서의 역삽입을 검사하는 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전해 콘덴서 역삽입 검사 장치는 삽입 여부 검사 대상인 전해 콘덴서를 소정의 전압으로 급속 충전시키는 충전회로부; 상기 전해 콘덴서와 상기 충전회로부를 단락시키고 개방시키는 제1스위칭부; 및 상기 전해 콘덴서가 상기 충전회로부를 통해 소정의 전압으로 충전되고 난 후, 상기 제1스위칭부를 오프(OFF)하고, 상기 전해 콘덴서에 조정가능한 전압을 인가하여 충전된 전압을 추적하여 상기 전해 콘덴서의 내부저항을 구하는 충전전압 추적부를 포함함을 특징으로 한다.

그리고 상기의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전해 콘덴서 역삽입 검사 방법은 소정의 전압을 공급하여 역삽입 여부 검사 대상인 전해 콘덴서와 직렬로 연결된 급속 충전용 저항(R1)을 통해 상기 전해 콘덴서를 소정의 전압(V1)으로 급속 충전시키는 제1단계; 상기 전해 콘덴서가 급속 충전이 되고 나면 상기 급속 충전용 저항과 상기 전해 콘덴서의 연결을 끊는 제2단계; 상기 전해 콘덴서와 직렬로 연결된 고정항(R2)을 통해 전압(V2)을 가변시키면서 상기 급속충전 단계에서 충전된 충전 전압으로 상기 전해 콘덴서 양단의 전압을 맞추는 제3단계; 상기 제1단계 내지 제3단계를 통해 상기 전해 콘덴서의 내부저항값(Rif)를 구하는 제4단계; 상기 전해 콘덴서의 (+)단자와 (-)단자와 바꾸어 상기 제1단계와 제4단계를 통해 상기 전해콘덴서의 내부 저항을 구하는 제5단계; 및 상기 제4단계와 제5단계를 통해 구해진 내부저항 값(Rir)을 비교하여 상기 전해 콘덴서의 역삽 여부를 판단하는 제6단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 콘덴서는 두 개의 금속판 사이에 유전체를 삽입한 소자이다. 이론적으로 콘덴서 양단에 직류 전압을 인가하면 유전체 사이를 흐르는 전류는 존재하지 않는다. 그러나 모든 콘덴서에는 유전체를 통과하여 흐르는 전류가 존재한다. 이를 누설 전류라고 하고, Ir로 표기한다. 이는 제2도와 같이 콘덴서 양단에 매우 큰 내부저항이 병렬로 연결되어 있는 것으로 생각할 수 있다. 이 저항을 콘덴서 내부 저항이라고 하고, Ri로 표기한다. 일반적인 콘덴서에 있어서는 콘덴서에 인가되는 인가전압의 방향이 바뀌더라도 이 누설전류의 크기는 변하지 않는다. 그러나 전해 콘덴서의 경우는 역방향으로 전압을 인가하면 누설전류의 크기가 순방향으로 인가하는 경우에 비하여 증가한다. 콘덴서에 순방향으로 전압을 인가하는 경우의 누설전류와 내부저항을 Ifr, Rfi 라고 표기하고 역방향으로 인가하는 경우를 I_rr, R_ri라고 표기하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

I_frI_rr

R_frR_ri

이상을 통해 본 발명의 기본적인 개념은 전해 콘덴서에 순방향과 역방향으로 전압을 인가하고 각각의 누설전류 또는 내부 저항의 크기를 비교하면 전해 콘덴서의 역삽여부를 판단할 수 있다는 것이다.

전해 콘덴서의 누설전류를 측정하기 위해서는 제3도에 되시된 것과 같은 회로를 만들고 저항 양단에 걸리는 전압을 측정하면 간단히 누설전류를 측정할 수 있다. 그런데 이 때 흐르는 누설전류의 크기는 매우 작기 때문에 이를 검측하기 위해서는 매우 큰 저항을 사용하여야 한다. 이렇게 할 때 누설 전류의 크기를 측정하기 위해서는 콘덴서가 완전히 충전될 때까지 기다려야 한다는 문제점이 있다. 일반적으로 전해 콘덴서는 큰 용량을 가지고 있고 작은 누설 전류를 측정하기 위해서는 매우 큰 저항을 사용해야 하므로 충전시간 τ은 매우 커지게 되어 측정시간이 매우 길어진다.

τ= R * C

이를 보다 빨리 측정하기 위한 것이 본 발명의 핵심이다. 제4도는 본 발명의 일실시예를 도시한 개략도로서, 충전회로부(400), 제1스위칭부(410) 및 충전전압 추적부(420)으로 구성된다. 상기 충전 회로부(400)은 역삽입 여부 검사 대상인 전해 콘덴서(C,430)를 소정의 전압(V1)으로 급속 충전시키는 블록으로서, 일정한 전압을 공급하는 정전압회로(402), 상기 정전압회로(402)의 (+)단자와 상기 제1스위칭부(S1,410)직렬로 연결된 급속 충전용 저항(R1, 404)로 이루어져 있다. 상기 제1스위칭부(410)는 상기 전해 콘덴서와 상기 충전 회로부(400)의 연결을 개폐시키는 스위치 역할을 한다. 상기 충전전압 추적부(420)는 가변 전압(V2)을 공급하는 가변 전압 공급부 역할을 하는 D/A(Digital/Analog)회로(422), 상기 D/A 회로(422)와 직렬로 연결된 고정항(R2, 424), 상기 고저항(424)와 상기 전해 콘덴서의 (+)단자와 직렬로 연결되어, 상기 고저항(424)와 상기 전해 콘덴서(430)의 연결을 개폐시키는 제2스위치(426) 및 상기 전해 콘덴서(430)와 병렬로 연결되고, 상기 제2스위치(S2,426)와는 직렬로 연결되어 상기 전해 콘덴서(430) 양단에 걸리는 전압을 측정하는 A/D(Analog/Digital)회로(428)로 구성된다.

한편 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저 본 발명이 동작하기 위해서는 다음과 같은 관계가 필요하다.

V2 V1

R2 ≫ R1

R1은 급속 충전용 저항으로 매우 작은 값을 가지고 있고, V1은 비교적 정전압이다. 초기 상태에서는 S1, S2 모두 오프(OFF)되어 있다. 측정을 시작하면 먼저 S1이 ON된다. R1이 매우 작은 값이기 때문에 빠른 시간안에 콘덴서 C는 충전이 완료되고 콘덴서에 충전된 전압은 V1이 된다. 콘덴서에 충전이 완료되면 S1은 오프시키고 S2는 온(ON)시킨다. V2 는 V1에 비하여 조금 큰 전압이고, R2는 매우 큰 저항이다.

이 때 V2에 의해서 전해 콘덴서(C) 양단에 형성된 전압 Va가 콘덴서의 양단에 인가된다. 제5도에서와 같이 Va는 R2와 콘덴서 내부저항 Ri에 의해 형성된다.

Va = Ri / (R2 + R1) * V2

처음에 전해 콘덴서에 충전된 전압은 V1이지만 제6도 및 제7도에서와 같이 충전 또는 방전이 되어 Va로 변화하기 시작한다. Va V1인 경우는 제6도와 같이 나타나고, Va V1인 경우는 제7도와 같이 나타난다. 시간이 조금만 경과하면 Va가 V1보다 큰지 작은지 쉽게 알수 있다. 상기 식에서 보는 바와 같이 Va는 V1보다 큰지 작은지 쉽게 알 수 있다. 상기 식에서 보는 봐와 같이 Va는 V2에 비례하므로 Va V1이면 V2를 증가시키고, Va V1이면 V2를 감소시킨다. 일정시간 후 다시 콘덴서 양단의 전압을 축정하여 Va = V1 이 될 때까지 V2를 가변시킨다. V2는 D/A회로(422)로 제어하면 콘덴서(430) 양단의 전압은 A/D회로(428)로 측정할 수 있다.

V1 = R1*V2(R2+Ri)

Ri = V1*R2/(V2-V1)

상기 식과 같이 콘덴서 내부 저항 Ri는 상기에서 결정된 V2에 의하여 측정이 가능하다. 다음은 상기 전해 콘덴서의 역삽 검사 장치의 (+)단자와 (-)단자를 바꾸어 전해 콘덴서의 내부저항을 상기와 마찬가지의 방법으로 측정을 한다. 그리고 나서 순방향으로 했을 때의 내부저항과 역방향으로 했을 때의 내부저항을 각각 측정한 후의 내부저항 값을 비교하여 큰 쪽이 순방향이라고 볼 수 있다.

즉 본 발명은 콘덴서의 내부저항을 측정하기 위하여 큰 저항에 의하여 콘덴서가 완전히 충전되는 것을 기다리는 것이 아니라 일단 작은 저항으로 빨리 충전을 시킨 후에 큰 저항에 의해 큰덴서에 인가되는 전압을 바꾸면서 맞는 전압을 찾는 방식으로 콘덴서 내부 저항을 찾아낼 수 있다. 다시 말해 전해 콘덴서는 역방향 전압과 순방향이 걸릴 때의 내부 저항이 다르므로 전해 콘덴서의 역 삽입 여부를 쉽게 검사할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전해 콘덴서를 사용하는 회로 및 장치의 조립 후 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 쉽게 판독할 수 있다. 특히 인-서키트(In-Circuit) 테스터와 같은 장치에서 본 발명을 사용함으로써 고속으로 전해 콘덴서의 역삽입 여부를 검사할 수 있다. 또한 2핀 만을 사용함으로써 기존의 장비들에 비하여 아무런 부가 장치없이 간단히 실용화될 수 있다.

Claims

역삽입 여부 검사 대상인 전해 콘덴서를 소정의 전압으로 급속 충전시키는 충전회로부; 상기 전해 콘덴서와 상기 충전회로부를 단락시키고 개방시키는 제1스위칭부; 및 상기 전해 콘덴서가 상기 충전회로부를 통해 소정의 전압으로 충전되고 난 후, 상기 제1스위칭부를 오프(OFF)하고, 상기 전해 콘덴서에 조정가능한 전압을 인가하여 충전된 전압을 추적하여 상기 전해 콘덴서의 내부저항을 구하는 충전전압 추적부를 포함함을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 역삽입 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 충전회로부는 일정한 전압을 공급하는 정전압회로; 및 상기 정전압회로의 (+)단자와 상기 제1스위칭부와 직렬로 연결된 급속 충전용 저항부를 포함함을 특징으로 하는 전래 콘덴서의 역삽입 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 충전전압 추적부는 가변 전압을 공급하는 가변 전압 공급부; 상기 가변 전압 공급부와 직렬로 연결된 고저항부; 상기 고저항부와 상기 전해 콘덴서의 (+)단자와 직렬로 연결되어, 상기 고저항부와 상기 전해 콘덴서의 연결을 개폐시키는 제2스위칭부; 및 상기 전해 콘덴서와 병렬로 연결되고, 상기 제2스위칭부와는 직렬로 연결되어 상기 전해 콘덴서 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압측정부를 포함함을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 역삽입 검사 장치.
소정의 전압을 공급하여 역삽입 여부 검사 대상인 전해 콘덴서와 직렬로 연결된 급속 충전용 저항(R1)을 통해 상기 전해 콘덴서를 소정의 전압(V1)으로 급속 충전시키는 제1단계; 상기 전해 콘덴서가 급속 충전이 되고 나면 상기 급속 충전용 저항과 상기 전해 콘덴서의 연결을 끊는 제2단계; 상기 전해 콘덴서가 직렬로 연결된 고저항(R2)을 통해 전압(V2)을 가변시키면서 상기 급속충전 단계에서 충전된 충전 전압과 상기 전해 콘덴서 양단의 전압을 같게하는 제3단계; 상기 제1단계 내지 제3단계를 통해 상기 전해 콘덴서의 내부저항 값(Rif)를 구하는 제4단계; 상기 전해 콘덴서의 (+)단자와 (-)단자와 바꾸어 상기 제1단계와 제4단계를 통해 상기 전해콘덴서의 내부 저항을 구하는 제5단계; 및 상기 제4단계와 제5단계를 통해 구해진 내부저항 값(Rif)을 비교하여 상기 전해 콘덴서의 역삽 여부를 판단하는 제6단계를 포함함을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 역삽 검사 방법.
제4항에 있어서, 상기 내부저항 값은 Ri = V1*R2/(V2-V1) 임을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 역삽 검사 방법.