[发明专利]一种直流偏压下的电容测试电路及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流偏压下的电容测试电路及测试方法，属于电子测试电路的技术领域。

背景技术

目前，适用于电力电子应用环境下的平面型、柔性PCB结构型和母线型等集成EMI滤波器已经得到广泛的研究。在集成型EMI滤波器中，电容是一个重要组成部分，高介电常数材料是制作此类电容的基础材料。在筛选的材料的过程中，需对材料进行电力电子应用环境下的电磁特性测试，其中包含电场下的性能测试，现有的测试方法有下面几种：采用带直流偏置电源的阻抗测试仪器(例如LCR阻抗测试仪器)进行直接测量，该方法可用于低直流偏置下的小信号测试，但其直流偏置电压通常不超过100V；串联电桥测试法，可进行直流偏置下的小信号测试，测试频率较低(50Hz～10kHz)，且电容充电电流会对仪器产生冲击，仪器寿命较低；一种利用电容充放电过程的电流电压波形进行计算的RCD缓冲电路法，这种方法可进行数kV的大信号测试，但工作频率只有几赫兹，且测试波形为三角波，不能准确描述正弦波下的特征。由此，现有的直流偏置下的电容测试电路存在局限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种直流偏压下的电容测试电路及测试方法，该电路配合阻抗测试仪，可以测试电容器在宽直流偏压范围与宽频率范围内的阻抗特性。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种直流偏压下的电容测试电路，包括：直流稳压电源、电感、切换开关、第一电容和第二电容、阻抗测试仪、双向切换开关，其中所述直流稳压电源和电感串联后通过切换开关与待测电容连接；所述第一电容的一端连接于待测电容的一端，第一电容的另一端连接双向切换开关的输入端子；所述双向切换开关的一个输出端子连接阻抗测试仪，双向切换开关的另一个输出端子和阻抗测试仪均连接第二电容的一端；所述第二电容的另一端连接待测电容；通过所述切换开关控制电路进行充电或放电，再利用双向切换开关切换阻抗测试仪的工作状态，测得阻抗测试仪的阻抗后计算得到待测电容的阻抗。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括用于分流和限制阻抗测试仪上电压的电阻，所述电阻的一端连接于第一电容的另一端，电阻的另一端连接于第二电容的一端。

作为本发明的一种优选技术方案：所述切换开关为双刀单投开关。

作为本发明的一种优选技术方案：所述双向切换开关为双刀双投开关。

一种基于上述直流偏压下的电容测试电路的测试方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将所述切换开关闭合，双向切换开关连接第二电容的一端，利用直流稳压电源对电容充电至稳定值；

步骤(2)、再将双向切换开关连接至阻抗测试仪，切换至阻抗测试状态；调节阻抗测试仪以获得阻抗测试仪的阻抗，并结合所述第一电容和第二电容的阻抗计算得到待测电容的阻抗。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤(2)中根据待测电容的自放电时间获得待测电容的阻抗，具体为：

步骤(21)、当待测电容的自放电时间大于设定值时，断开切换开关，电路中的电容进入自放电状态；在电路中的电容自放电状态下计算获得待测电容的阻抗；

步骤(22)、当待测电容的自放电时间小于设定值时，切换开关仍闭合，电路中电容的电压为稳定状态；在电路中电容的电压为稳定状态下计算获得待测电容的阻抗。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本发明的直流偏压下的电容测试电路和测试方法，通过和配合阻抗测试仪，利用切换开关切断直流电源和待测电容的连接，以及利用双向切换开关切换电容充电过程和阻抗测试过程，使得电路可以测试电容器在宽直流偏压范围与宽频率范围内的阻抗特性，进而获取其构成材料在此条件下的特性，测试频率更高；能有效限制直流稳压电源对测试精度的影响，测试得到的数值更为准确，且消除了电容的充放电电流对阻抗测试仪的冲击，不降低阻抗测试仪的寿命。可广泛的运用于电力电子应用环境下的电容测试。

附图说明

图1为本发明的直流偏压下的电容测试电路的电路图。

图2为本发明中待测电容C_x自放电时间大于设定值的等效电路图。

图3为本发明中待测电容C_x自放电时间大于设定值的阻抗计算模型图。

图4为本发明中待测电容C_x自放电时间小于设定值的等效电路图。

图5为本发明中待测电容C_x自放电时间小于设定值的阻抗计算模型图。

具体实施方式