TW201405143A - 電容漏電流測試電路 - Google Patents

Abstract

一種電容漏電流測試電路，包括控制電路、充電電路、充放電切換電路、運算放大電路、監視單元及指令輸入單元，控制單元透過指令輸入單元接收輸入指令並控制充電電路對待測電容進行充電，充電電路偵測待測電容上的電壓並在待測電容的電壓到達飽和電壓時輸出一停止充電訊號給控制電路以使其控制充電電路停止充電待測電容，控制電路透過充放電切換電路控制待測電容進行漏電放電，運算放大電路偵測待測電容的漏電電壓並將其放大後輸出給控制電路以使其控制監視單元進行顯示。

Description

電容漏電流測試電路

本發明係關於一種測試電路，尤指一種用於測試電容漏電流的測試電路。

隨著電子技術的不斷發展，電子設備對其內部元件的精度要求亦愈來愈高。電容作為無源器件，在電路中具有儲能、濾波、去耦等作用，在很多電子產品中，電容是必不可少的電子元件。漏電流是衡量電容絕緣品質的參數，目前對電容漏電流的測試是使用緊密裝置進行測試，該種測試裝置成本高而且操作困難。

鑒於以上內容，有必要提供一種低成本、操作方便的電容漏電流測試電路，以對電容的漏電流進行測試。

一種電容漏電流測試電路，用於測試一待測電容的漏電流，該電容漏電流測試電路包括一控制電路、一充電電路、一充放電切換電路、一第一運算放大電路、一監視單元及一指令輸入單元，該控制單元透過該指令輸入單元接收測試指令並根據接收到的測試指令控制該充電電路透過該充放電切換電路對該待測電容進行充電，該充電電路偵測該待測電容上的電壓並在該待測電容的電壓到達飽和電壓時輸出一停止充電訊號給該控制電路以使該控制電路控制該充電電路停止為該待測電容充電，該控制電路透過該充放電切換電路控制該待測電容進行漏電放電，該第一運算放大電路偵測該待測電容的漏電電壓並將漏電電壓放大後輸出給該控制電路以使該控制電路控制該監視單元進行顯示。

該電容漏電流測試電路透過該充電電路為該待測電容充電，並在該待測電容充滿時透過該充放電切換電路控制該待測電容進行漏電放電，並透過運算放大電路獲取該待測電容漏電放電時的漏電電壓從而得到該待測電容的漏電電流值。

請參考圖1，本發明電容漏電流測試電路用於測試一待測電容100的漏電流。該電容漏電流測試電路的較佳實施方式包括一控制電路10、一充電電路20、一充放電切換電路30、第一至第三運算放大電路40-42、一監視單元60及一指令輸入單元50。該控制電路10透過該指令輸入單元50接收測試指令並根據接收到的測試指令控制該充電電路20透過該充放電切換電路30對該待測電容100進行充電，在充電過程中，該第二運算放大電路41透過該充放電切換電路30偵測該待測電容100的充電電壓並將其放大後輸出給該控制電路10，以使得控制電路10根據接收到的充電電壓來調整該充電電路20對該待測電容100的充電電流。該充電電路20偵測該待測電容100上的電壓並在該待測電容100的電壓到達飽和電壓時輸出一停止充電訊號給該控制電路10以使其控制該充電電路20停止對該待測電容100充電。該第三運算放大電路42透過該充放電切換電路30偵測該待測電容100的飽和電壓並將其放大後提供給該控制電路10，以使得控制電路10控制該監視單元60進行顯示。該控制電路10透過該充放電切換電路30控制該待測電容100進行漏電放電，該第一運算放大電路40透過該充放電切換電路30偵測該待測電容100的漏電電壓並將其放大後輸出給該控制電路10，以使得控制電路10控制該監視單元60進行顯示，使用者透過該監視單元60顯示的漏電電壓即可獲得該待測電容100的漏電流。

請參考圖2，該控制電路10包括一單片機U1、電容C1-C8、電阻R0及R1、一電感L1、一穩壓管Z1及一晶體振盪器X1。該單片機U1的輸入輸出引腳PB0連接該監視單元60。該單片機U1的輸入輸出引腳PB1連接該指令輸入單元50。該單片機U1的電壓引腳VCC連接一電壓源V1，其接地引腳GND接地。該單片機U1的復位引腳RESET經該電阻R0連接該電壓源及經該電容C3接地，該電容C4連接在該電壓源V1與地之間。該單片機U1的時鐘引腳XTAL1及XTAL2分別經該電容C2及C1接地，該晶體振盪器X1連接在該單片機U1的時鐘引腳XTAL1與XTAL2之間。該單片機U1的輸入輸出引腳PD2、PD5及PD6、資料引腳SDA及時鐘引腳SCL連接該充電電路20，其輸入輸出引腳PD3及PD4連接該充放電切換電路30，其輸入輸出引腳PA0、PA1及PA2分別連接該第一至第三運算放大電路40、41及42。該單片機U1的參考引腳AREF連接該穩壓管Z1的陰極及控制端，及經該電阻R1連接該電壓源V1，該穩壓管Z1的陽極接地，該電容C7及C8並聯在該穩壓管Z1的控制端與地之間。該單片機U1的類比電壓引腳AVCC經該電感L1連接該電壓源V1，該電容C5及C6並聯在該單片機U1的類比電壓引腳AVCC與地之間。

請參考圖3-4，該充電電路20包括電容C9-C14、一充電晶片U2、一電位器U3、一電感L2、電阻R2-R11及場效應電晶體Q1及Q2。該電容C11連接在該充電晶片U2的輸入輸出引腳C+與C-之間，該充電晶片U2的使能引腳SHBN連接該場效應電晶體Q1的汲極及經該電阻R2及該電感L2連接該電壓源V1，該電阻R3連接在該場效應電晶體Q1的汲極與地之間，該場效應電晶體Q1的源極接地，其閘極連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PD2，該電容C9連接在該電感L2的第一端與地之間，該電容C10連接在該電感L2的第二端與地之間。該充電晶片U2的輸入引腳VIN連接於該電阻R2與該電感L2之間的接點，該充電晶片U2的控制引腳PGOOD連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PD6及經該電阻R4連接該充電晶片U2的輸入引腳VIN，該充電晶片U2的電壓調整引腳VSEL連接該場效應電晶體Q2的汲極及經該電阻R5、R6接地，該電壓源V1連接於該電阻R5與R6之間的節點。該場效應電晶體Q2的源極接地，其閘極連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PD5。該充電晶片U2電流調整引腳PROG經該電阻R9連接該電位器U3的輸入輸出引腳RH，該電位器U3的輸入輸出引腳RW連接該充電晶片U2的電流調整引腳PROG及經該電阻R8接地，該電位器U3的電壓引腳VDD連接該電壓源V1及經該電容C14接地，其資料引腳SDA及時鐘引腳SCL分別連接該控制電路10的單片機U1的資料引腳SDA及時鐘引腳SCL。該電阻R7連接在該充電晶片U2的電流調整引腳PROG與地之間。該充電晶片U2的偵測引腳COUT連接該待測電容100的正極及依次經該電阻R10及R11接地，該電容C12、C13並聯在該充電晶片U2的偵測引腳COUT與地之間，該充電晶片U2的充電引腳CX連接於該電阻R10與R11之間的節點及連接該充放電切換電路30。

請參考圖5，該充放電切換電路30包括電阻R00及R12、場效應電晶體Q3-Q6及偵測電阻PR1及PR2。該場效應電晶體Q3的閘極連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PD4，其源極接地，其汲極連接該場效應電晶體Q4的閘極及經該電阻R00連接一電壓源V2，該場效應電晶體Q4的源極連接該待測電容100及經該偵測電阻PR2連接該場效應電晶體Q6的源極，該場效應電晶體Q4的汲極連接該第三運算放大電路42及經該偵測電阻PR1連接該場效應電晶體Q6的汲極及該充電晶片U2的充電引腳CX，該場效應電晶體Q6的閘極連接該場效應電晶體Q5的汲極及經該電阻R12連接該電壓源V2，該場效應電晶體Q5的閘極連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PD3，其源極接地。該偵測電阻PR1的兩端連接該第一運算放大電路40，該偵測電阻PR2的兩端連接該第二運算放大電路41。

請參考圖6，第一至第三運算放大電路40-42的每一運算放大電路均包括輸入端AA及BB、輸出端CC、電阻R13-R20、放大器U4-U8、電容C15-C19及可變電阻PCR。該放大器U4的正相輸入端經該電阻R13連接該輸入端AA，該放大器U4的輸出端連接其反相輸入端及該放大器U5的正相輸入端，該電容C15連接在該放大器U4的輸出端與地之間，該電容C16連接在該放大器U5的正相輸入端與反相輸入端之間。該放大器U5的電壓端連接一電壓源V3及經該電容C17接地。該放大器U5的輸出端經該電阻R15連接該放大器U6的正相輸入端，該電阻R14連接在該放大器U5的反相輸入端與輸出端之間，該放大器U6的輸出端經該電阻R17連接該輸出端CC。該電阻R16連接在該放大器U6的正相輸入端與輸出端之間。該放大器U8的正相輸入端經該電阻R20連接該輸入端BB，該放大器U8的輸出端連接其反相輸入端及該放大器U7的反相輸入端，該電容C18連接在該放大器U7的正相輸入端與反相輸入端之間，該電容C19連接在該放大器U8的輸出端與地之間，該電阻R19連接在該放大器U7的正相輸入端與輸出端之間。該可變電阻PCR連接於該電阻R19與R14之間。該放大器U7的輸出端經該電阻R18連接該放大器U6的反相輸入端。其中，該第一運算放大電路40的輸入端AA及BB分別連接該偵測電阻PR2的兩端，其輸出端CC連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PA0。該第二運算放大電路41的輸入端AA及BB分別連接該偵測電阻PR1的兩端，其輸出端CC連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PA1。該第三運算放大電路42的輸入端AA連接該充放電切換電路30的場效應電晶體Q4的汲極，其輸入端BB接地，其輸出端CC連接該控制電路10的單片機U1的輸入輸出引腳PA2。

使用時，該單片機U1從該指令輸入單元50接收一測試指令，並根據該測試指令透過該輸入輸出引腳PD2輸出一高電平訊號給該場效應電晶體Q1以使其導通，從而使該充電晶片U2工作。該單片機U1透過該輸入輸出引腳PD5輸出高電平訊號或低電平訊號給該場效應電晶體Q2以使其導通或截止，從而調整該充電晶片U2的充電電壓。該單片機U1透過其輸入輸出引腳PD4輸出一低電平訊號給該場效應電晶體Q3以使其截止，該場效應電晶體Q4的閘極從該電壓源V2接收電壓而導通，同時該單片機U1的輸入輸出引腳PD3輸出一高電平訊號給該場效應電晶體Q5以使其導通，該場效應電晶體Q5的汲極輸出一低電平訊號給該場效應電晶體Q6的閘極以使其截止，該充電晶片U2透過其充電引腳CX輸出的充電電壓透過該偵測電阻PR1及場效應電晶體Q4為該待測電容100充電。該第一運算放大電路40獲取該偵測電阻PR1上的電壓並將其放大後輸出給該單片機U1，該單片機U1根據接收到的充電電壓透過其時鐘引腳SCL及資料引腳SDA調整該電位器U3從而調整該充電晶片U2為該待測電容100的充電的充電電流，以保證該待測電容100處於恒流充電狀態。

該充電晶片U2的偵測引腳COUT偵測該待測電容100上的電壓並在該待測電容100的電壓達到飽和電壓時透過該控制引腳PGOOD輸出一停止充電訊號給該單片機U1。該單片機U1接收到停止充電訊號後透過其輸入輸出引腳PD4輸出一高電平訊號給該場效應電晶體Q3以使其導通，該場效應電晶體Q3的汲極輸出一低電平訊號給該場效應電晶體Q4以使其截止，該充電晶片U2透過其充電引腳CX不能輸出充電電壓給該待測電容100，即該充電晶片U2停止對該待測電容100充電。該第三運算放大電路40將此時該待測電容100的飽和電壓放大後提供給該單片機U1，以使該單片機U1控制該監視單元60進行顯示。該單片機U1的輸入輸出引腳PD3輸出一低電平訊號給該場效應電晶體Q5以使其截止，該場效應電晶體Q6的閘極從該電壓源V2接收一高電平訊號而導通，此時，該待測電容100透過該偵測電阻PR2進行漏電放電，該第二運算放大電路40獲取該偵測電阻PR2上的漏電電壓並將其放大後輸出給該單片機U1，該單片機U1將接收到的漏電電壓透過該監視單元60進行顯示，使用者透過顯示的漏電電壓及該偵測電阻PR2的電阻值即可得到該待測電容100的漏電電流值。

該電容漏電流測試電路透過該充電電路20為該待測電容100充電，並在該待測電容100充滿時透過該充放電切換電路30控制該待測電容100進行漏電放電，並透過第二運算放大電路40獲取該待測電容100漏電放電時的漏電電壓從而得到該待測電容100的漏電電流值。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

100．．．待測電容

10．．．控制電路

20．．．充電電路

30．．．充放電切換電路

40、41、42．．．第一至第三運算放大電路

50．．．指令輸入單元

60．．．監視單元

U1．．．單片機

X1．．．晶體振盪器

Z1．．．穩壓管

U2．．．充電晶片

U3．．．電位器

L1、L2．．．電感

Q1-Q6．．．場效應電晶體

PR1、PR2．．．偵測電阻

PCR．．．可變電阻

R00、R1-R20、R0．．．電阻

C1-C19．．．電容

U4-U8．．．放大器

圖1是本發明電容漏電流測試電路的較佳實施方式的方框圖。

圖2-圖6是圖1中電容漏電流測試電路的電路圖。

100．．．待測電容

10．．．控制電路

20．．．充電電路

30．．．充放電切換電路

40、41、42．．．第一至第三運算放大電路

50．．．指令輸入單元

60．．．監視單元

Claims (7)

1. 一種電容漏電流測試電路，用於測試一待測電容的漏電流，該電容漏電流測試電路包括一控制電路、一充電電路、一充放電切換電路、一第一運算放大電路、一監視單元及一指令輸入單元，該控制單元透過該指令輸入單元接收測試指令並根據接收到的測試指令控制該充電電路透過該充放電切換電路對該待測電容進行充電，該充電電路偵測該待測電容上的電壓並在該待測電容的電壓到達飽和電壓時輸出一停止充電訊號給該控制電路以使該控制電路控制該充電電路停止為該待測電容充電，該控制電路透過該充放電切換電路控制該待測電容進行漏電放電，該第一運算放大電路偵測該待測電容的漏電電壓並將漏電電壓放大後輸出給該控制電路以使該控制電路控制該監視單元進行顯示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容漏電流測試電路，還包括一第二運算放大電路，該第二運算放大電路用於在充電過程中透過該充放電切換電路偵測該待測電容的充電電壓並將充電電壓放大後輸出給該控制電路，該控制電路根據接收到的充電電壓調整該充電電路對該待測電容的充電電流以使充電電路以恒定電流對待測電容進行充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電容漏電流測試電路，還包括一第三運算放大電路，該第三運算放大電路用於透過該充放電切換電路偵測該待測電容的飽和電壓並將飽和電壓放大後提供給該控制電路以使該控制電路控制該監視單元將該待測電容的飽和電壓顯示。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電容漏電流測試電路，其中該控制電路包括一單片機、第一至第八電容、第一及第二電阻、一第一電感、一穩壓管及一晶體振盪器，該單片機的第一輸入輸出引腳連接該監視單元，該單片機的第二輸入輸出引腳連接該指令輸入單元，該單片機的電壓引腳連接一第一電壓源，該單片機的復位引腳經該第一電阻連接該第一電壓源及經該第三電容接地，該第四電容連接在該第一電壓源與地之間，該單片機的第一時鐘引腳經該第二電容接地，該單片機的第二時鐘引腳經該第一電容接地，該晶體振盪器連接在該單片機的第一及第二時鐘引腳之間，該單片機的第三、第六及第七輸入輸出引腳、資料引腳及時鐘引腳連接該充電電路，該單片機的第四及第五輸入輸出引腳連接該充放電切換電路，該單片機的第八至第十輸入輸出引腳分別連接第一至第三運算放大電路，該單片機的參考引腳連接該穩壓管的陰極及控制端，該單片機的參考引腳還經該第二電阻連接該第一電壓源，該穩壓管的陽極接地，該第七及第八電容並聯在該穩壓管的控制端與地之間，該單片機的類比電壓引腳經該第一電感連接該第一電壓源，該第五及第六電容並聯在該單片機的類比電壓引腳與地之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電容漏電流測試電路，其中該充電電路包括第九至第十四電容、一充電晶片、一電位器、一第二電感、第三至第十二電阻及第一及第二場效應電晶體，該第十一電容連接在該充電晶片的第一及第二輸入輸出引腳之間，該充電晶片的使能引腳連接該第一場效應電晶體的汲極及經該第三電阻連接該第二電感的第一端，該第二電感的第二端連接該第一電壓源，該第四電阻連接在該第一場效應電晶體的汲極與地之間，該第一場效應電晶體的源極接地，該第一場效應電晶體的閘極連接該單片機的第三輸入輸出引腳，該第九電容連接在該第二電感的第二端與地之間，該第十電容連接在該第二電感的第一端與地之間，該充電晶片的輸入引腳連接於該第三電阻與該第二電感之間的節點，該充電晶片的控制引腳連接該控制電路的單片機的第七輸入輸出引腳及經該第五電阻連接該充電晶片的輸入引腳，該充電晶片的電壓調整引腳連接該第二場效應電晶體的汲極及經該第六及第七電阻接地，該第一電壓源連接於該第六及第七電阻之間的節點，該第二場效應電晶體的源極接地，該第二場效應電晶體的閘極連接該控制電路的單片機的第六輸入輸出引腳，該充電晶片的電流調整引腳經該第十電阻連接該電位器的第一輸入輸出引腳，該電位器的第二輸入輸出引腳連接該充電晶片的電流調整引腳及經該第九電阻接地，該電位器的電壓引腳連接該第一電壓源及經該第十四電容接地，該電位器的資料引腳及時鐘引腳分別連接該控制電路的單片機的資料引腳及時鐘引腳，該第八電阻連接在該充電晶片的電流調整引腳與地之間，該充電晶片的偵測引腳連接該待測電容的正極及依次經該第十一及第十二電阻接地，該待測電容的負極接地，該第十二及第十三電容並聯在該充電晶片的偵測引腳與地之間，該充電晶片的充電引腳連接於該第十一及第十二電阻之間的節點及連接該充放電切換電路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電容漏電流測試電路，其中該充放電切換電路包括第十三及第十四電阻、第三至第六場效應電晶體及第一及第二偵測電阻，該第三場效應電晶體的閘極連接該控制電路的單片機的第五輸入輸出引腳，該第三場效應電晶體的源極接地，該第三場效應電晶體的汲極連接該第四場效應電晶體的閘極及經該第十三電阻連接一第二電壓源，該第四場效應電晶體的源極連接該待測電容的正極及經該第二偵測電阻連接該第六場效應電晶體的源極，該第四場效應電晶體的汲極連接該第三運算放大電路及經該第一偵測電阻連接該第六場效應電晶體的汲極及該充電晶片的充電引腳，該第六場效應電晶體的閘極連接該第五場效應電晶體的汲極及經該第十四電阻連接該第二電壓源，該第五場效應電晶體的閘極連接該控制電路的單片機的第四輸入輸出引腳，該第五場效應電晶體的源極接地，該第一偵測電阻的兩端連接該第二運算放大電路，該第二偵測電阻的兩端連接該第一運算放大電路。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電容漏電流測試電路，其中該第一至第三運算放大電路中的每一運算放大電路包括第一及第二輸入端、一輸出端、第十五至第二十二電阻、第一至第五放大器、第十五至第十九電容及一可變電阻，該第一放大器的正相輸入端經該第十五電阻連接該第一輸入端，該第一放大器的輸出端連接該第一放大器的反相輸入端及該第二放大器的正相輸入端，該第十五電容連接在該第一放大器的輸出端與地之間，該第十六電容連接在該第二放大器的正相輸入端與反相輸入端之間，該第二放大器的電壓端連接一第三電壓源及經該第十七電容接地，該第二放大器的輸出端經該第十七電阻連接該第三放大器的正相輸入端，該第十六電阻連接在該第二放大器的反相輸入端與輸出端之間，該第三放大器的輸出端經該第十七電阻連接該輸出端，該第十八電阻連接在該第三放大器的正相輸入端與輸出端之間，該第四放大器的正相輸入端經該第二十二電阻連接該第二輸入端，該第四放大器的輸出端連接該第四放大器的反相輸入端及該第五放大器的反相輸入端，該第十八電容連接在該第五放大器的正相輸入端與反相輸入端之間，該第十九電容連接在該第四放大器的輸出端與地之間，該第二十一電阻連接在該第五放大器的正相輸入端與輸出端之間，該可變電阻連接於該第二十一與第十六電阻之間，該第五放大器的輸出端經該第二十電阻連接該第三放大器的反相輸入端，該第一運算放大電路的第一及第二輸入端分別連接該第二偵測電阻的兩端，該第一運算放大電路的輸出端連接該單片機的第八輸入輸出引腳，該第二運算放大電路的第一及第二輸入端分別連接該第一偵測電阻的兩端，該第二運算放大電路的輸出端連接該單片機的第九輸入輸出引腳，該第三運算放大電路的第一輸入端連接該第四場效應電晶體的汲極，該第三運算放大電路的第二輸入端接地，該第三運算放大電路的輸出端連接該單片機的第十輸入輸出引腳。