一种电容的直流偏压特性测试电路及测试方法技术

本发明专利技术公开一种电容的直流偏压特性测试电路及其方法，电路包括直流稳压电源、测试仪表、第一电容件、第二电容件、第一开关和第二开关，第一电容件和第二电容件并联，直流稳压电源的分别连接第一电容件和第二电容件的一端，直流稳压电源的另一端通过第一开关连接第一电容件的另一端，第一电容件的另一端通过第二开关连接第二电容件的另一端，测试仪表并接于第二开关的两端，第一电容件为待测电容；第二电容件为与第一电容件的结构性能相同的待测电容或者第二电容件为已知阻抗的电压源或者第二电容件为参数已知的电容。本发明专利技术克服了以往电容负载在直流偏压下测试难题，尤其在高频电路中直流偏压的电容测得数据准确有效，测得数据不需复杂运算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种电容的直流偏压特性测试电路及测试方法。
技术介绍
电容器在实际工作时常有一定的直流电压偏置，在直流电压偏置下电容特性往往会发生改变，包括电容容值、电容等效串联电阻和电容等效串联电感等。此时用静态时，即无直流电压偏置时，测定的电容特性参数来表征直流电压偏置下的电容特性并不准确也不够完整。现有技术主要针对电容静态特性和交流负载下的特性测试，未能实现在直流偏压下准确测定电容特性。在实际电路中不论是用于EMI抑制的X电容、Y电容，还是用于稳压的电解电容，在电路正常工作过程中，其两端均有一定的直流偏压。电容在直流偏压下，其ESR和容值的大小均会发生变化的，且工作时的电压越大，其实际工况下的ESR和容值与静态时的差别越大，因此在电容的精确建模时需要考虑电容受到直流偏压的影响。而常用的阻抗分析仪或LCR表是精密仪器，在测试时，被测器件两端不能有电位差，否则很容易把仪器烧坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现电容负载特性在直流偏压情况下的精确测量的电容的直流偏压特性测试电路及测试方法。本专利技术采用的技术方案是：一种电容的直流偏压特性测试电路，其包括直流稳压电源、测试仪表、第一电容件、第二电容件、第一开关和第二开关，所述直流稳压电源的正极分别连接第一电容件的一端和第二电容件的一端直流稳压电源的负极通过第一开关连接第一电容件的另一端，第一电容件的另一端通过第二开关连接第二电容件的另一端，所述测试仪表的两个测量端子分连接在第二开关的两端，所述第一电容件为待测电容；所述第二电容件为与第一电容件的结构性能相同的待测电容或者所述第二电容件为已知阻抗的电压源或者所述第二电容件为参数已知的电容。所述第一开关为单刀单掷开关。所述第二开关为单刀单掷开关。所述测试仪表为LCR表或阻抗分析仪或网络分析仪。本专利技术还公开了一种电容的直流偏压特性测试方法，应用于所述电容的直流偏压特性测试电路，其包括以下步骤：步骤1、闭合第一开关和第二开关，利用直流稳压电源对第一电容件和第二电容件充电至稳定值；步骤2、断开第一开关和第二开关；步骤3、利用测试仪表获取第一电容件和第二电容件串联时的阻抗曲线；步骤4、从阻抗曲线中选取谐振点之前的一测量频率为f的点，根据测试仪表测得的总阻抗Z，计算得到待测电容的容抗ZC：当所述第二电容件为第一电容件的结构性能相同的待测电容时，根据一级串联模型，计算待测电容的容抗ZC，测试仪表测得的总阻抗Z＝2ZC，则当所述第二电容件为已知阻抗的电压源时，ZC＝Z-Zs’，其中Zs’为已知电压源的阻抗，Z为测试仪表测得的总阻抗；当所述第二电容件为参数已知的电容时，ZC＝Z-Zc’，其中Zc’为已知电容的容抗，Z为测试仪表测得的总阻抗；步骤5、计算待测电容的容值C，待测电容的容值C的计算公式如下： C = 1 j · 2 π f · Z C - - - ( 1 ) ]]>其中，ZC为待测电容的容抗，f为测量频率；步骤6、从步骤3获取的阻抗曲线中找出谐振时的频率f0及幅值Z0，当容值为C的待测电容与等效串联电感ESL并联谐振时，阻抗最小，即可得出等效串联电感ESL和等效串联电阻ESR： f 0 = 1 2 π · C · E S L - - - ( 2 ) ]]> E S L = 1 ( 2 π · f 0 ) 2 · C - - - ( 3 ) ]]>ESR＝Z0 (4)步骤7、综合步骤4～6的公式即可得出待测电容的具体各项参数。本专利技术还公开了另一种电容的直流偏压特性测试电路，其包括直流稳压电源、测试仪表、第一电容件、第一开关和第二开关，所述直流稳压电源的正极分别连接第一电容件的一端直流稳压电源的负极通过第一开关连接第一电容件的另一端，所述测试仪表的一个端子通过第二开关连接在第一开关的两端，测试仪表的另一个端子连接在第一开关的另一端，所述第一电容件为待测电容；所述直流稳压电源为阻抗参数已知的电压源；所述第一开关为单刀单掷开关。所述第二开关为单刀单掷开关。所述测试仪表为LCR表或阻抗分析仪或网络分析仪。本专利技术还公开了一种电容的直流偏压特性测试方法，上述另一种电容的直流偏压特性测试电路，其包括以下步骤：步骤1、闭合第一开关，断开第二开关，利用直流稳压电源对第一电容件充电至稳定值；步骤2、断开第一开关；步骤3、开通第二开关，利用测试仪表获取第一电容件的阻抗曲线；步骤4、从阻抗曲线中选取谐振点之前的一测量频率为f的点，本实施例中测量频率f可选谐振点频率的1/10处，根据测试仪表测得的对应的总阻抗Z，计算得到待测电容和直流源串联的容抗ZC；具体本实施里中ZC＝Z-Zs’，其中Zs’为已知电压源1的阻抗，Z为测试仪表测得的总阻抗；步骤5、计算待测电容的容值C，待测电容的容值C的计算公式如下： C = 1 j · 2 π f · Z C - - - ( 1 ) ]]>其中，ZC为待测电容的容抗，f为测量频率；步骤6、从步骤3获取的阻抗曲线中找出谐振时的频率f0及幅值Z0，当容值为C的待测电容与等效串联电感ESL并联谐振时，阻抗最小，即可得出等效串联电感ESL和等效串联电阻ESR： f 0 = 1 2 π 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：其包括直流稳压电源、测试仪表、第一电容件、第二电容件、第一开关和第二开关，所述直流稳压电源的正极分别连接第一电容件的一端和第二电容件的一端直流稳压电源的负极通过第一开关连接第一电容件的另一端，第一电容件的另一端通过第二开关连接第二电容件的另一端，所述测试仪表的两个测量端子分连接在第二开关的两端，所述第一电容件为待测电容；所述第二电容件为与第一电容件的结构性能相同的待测电容或者所述第二电容件为已知阻抗的电压源或者所述第二电容件为参数已知的电容。

【技术特征摘要】
1.一种电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：其包括直流稳压电源、测试仪表、第一电容件、第二电容件、第一开关和第二开关，所述直流稳压电源的正极分别连接第一电容件的一端和第二电容件的一端直流稳压电源的负极通过第一开关连接第一电容件的另一端，第一电容件的另一端通过第二开关连接第二电容件的另一端，所述测试仪表的两个测量端子分连接在第二开关的两端，所述第一电容件为待测电容；所述第二电容件为与第一电容件的结构性能相同的待测电容或者所述第二电容件为已知阻抗的电压源或者所述第二电容件为参数已知的电容。2.根据权利要求1所述一种电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：所述第一开关为单刀单掷开关。3.根据权利要求1所述一种电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：所述第二开关为单刀单掷开关。4.根据权利要求1所述一种电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：所述测试仪表为LCR表或阻抗分析仪或网络分析仪。5.一种电容的直流偏压特性测试方法，应用于权利要求1所述电容的直流偏压特性测试电路，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1、闭合第一开关和第二开关，利用直流稳压电源对第一电容件和第二电容件充电至稳定值；步骤2、断开第一开关和第二开关；步骤3、利用测试仪表获取第一电容件和第二电容件串联时的阻抗曲线；步骤4、从阻抗曲线中选取谐振点之前的一测量频率为f的点，根据测试仪表测得的总阻抗Z，计算得到待测电容的容抗ZC：当所述第二电容件为第一电容件的结构性能相同的待测电容时，根据一级串联模型，计算待测电容的容抗ZC，测试仪表测得的总阻抗Z＝2ZC，则当所述第二电容件为已知阻抗的电压源时，ZC＝Z-Zs’，其中Zs’为已知电压源的阻抗，Z为测试仪表测得的总阻抗；当所述第二电容件为参数已知的电容时，ZC＝Z-Zc’，其中Zc’为已知电容的容抗，Z为测试仪表测得的总阻抗；步骤5、计算待测电容的容值C，待测电容的容值C的计算公式如下： C = 1 j · 2 π f · Z C - - - ( 1 ) ]]>其中，ZC为待测电容的容抗，f为测量频率；步骤6、从步骤3获取的阻抗曲线中谐振时的频率f0及幅值Z0，当容值为C的待测电容与等效串联电感ESL并联谐振时，阻抗最小，即可得出等效串联电感ESL和等效串联电阻ESR： f 0 = 1 2 π · C · E S L - - - ( 2 ) ]]> E S L = 1 ( 2 π · f 0 ) 2 · C ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆彬，张伟豪，陈为，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35