耦合电容异常检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本公开提供一种耦合电容异常检测装置及其检测方法。所述检测方法包含下列步骤：提供第一信号测量电路以及多个导线，所述第一信号测量电路具有接地端、第一输入端与第二输入端，其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端。提供电源至所述第一信号测量电路，以在所述两导线之间形成第一充电电压，且在所述接地端及所述第二输入端间形成充电参考电压。根据所述第一充电电压以及所述充电参考电压，判断所述两导线间是否发生变异状况。发生变异状况。发生变异状况。

【技术实现步骤摘要】
耦合电容异常检测装置及其检测方法


[0001]本公开是关于耦合电容异常检测装置，特别是关于测量电性参数以决定多个导线的变异状况是否发生的检测装置。

技术介绍

[0002]印刷电路板(PCB)的导线的检测大致上可分成光学式以及电子式，光学式的导线检测是以扫描的方式来找出导线在何处有缺陷，电子式的导线检测通常以飞针探测仪来检查所有的连接，电子式的检测方式在寻找短路或断路比较准确，而光学式则可更容易检测到导体之间不正确间隙的问题。
[0003]在电子式的印刷电路板的导线异常的检测中，在专利文献中使用了不同方式来检测，但大多是利用在两导线之间所具有的电阻的特性来检验这些导线之间是否短路、断路。
[0004]在美国专利号US8269505B2的文献中，其公开了在印刷电路板上定位短路的方法。测试信号可以注入电路板上的不同测试点。每个测试点与短路之间的距离可以根据短路处的信号反射传播回到每个测试点所花费的时间来确定。各个测试点与短路之间的距离可用于缩小短路的可能位置。然而上述定位短路的方法都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测短路的异常状况是否发生。
[0005]在中国专利公开号CN103033521A的文献中，其公开了一种布线检测方法和布线检测系统。所述方法包括以下步骤：预先根据黄金板建立用于测试的坐标系和数据信息，其中，所述数据信息包括用于检测布线的破损测试点的坐标，用于检测布线的测试点的坐标组。布线与相邻布线之间的短路测试点以及用于识别布线的预设照明反馈值；根据坐标系，测试点的坐标和预设的照明反馈值，扫描待检测电路板的待检测电流接线，并判断待检测电流接线是否断开。测试点根据坐标系测试点与预设的照明反馈值的坐标组，将待检测的当前配线扫描至待检测的相邻配线，判断待检测的当前配线与待检测的相邻配线之间是否发生短路。然而上述的布线检测方法和布线检测系统，都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测布线的异常状况是否发生。
[0006]在美国专利公开号US20040181348A1的文献中，其公开一种用于检测电导体中的电阻故障的方法和设备，其设备包括振荡信号发生器，其将振荡信号施加到被测电导体。所述设备包括用于测量被测电导体和参考节点之间的电势的测量装置。当将设备与被测电导体断开连接时以及将设备连接至被测电导体时，都可以获得这样的测量结果。测量值的差异表明电导体的连通性是完整的，而没有差异表明电导体中某处存在电阻性故障。然而上述的检测电导体中的电阻故障的方法和设备，都未公开使用储能/释能的组件与特性来检测电导体中的异常状况是否发生。
[0007]鉴于现有技术的不足，期待提出一种新的检测方法与检测装置，其可利用储能/释能的组件与特性来检测电子装置中的导线之间的异常状况是否发生。

技术实现思路

[0008]本公开提出一种耦合电容异常检测装置及其检测方法。所述检测装置包含在测试前确认正常的参考电容器，以及具有等效耦合电容器的两导线，在开始测量的时间起点同时提供电源至所述参考电容器与所述两导线，使所述参考电容器储能，即所述参考电容器被充电而随着测量时段形成具有参考充电电压的参考特征化曲线；同时使所述两导线之间的所述等效耦合电容器被充电而随着所述测量时段形成具有充电电压的待测特征化曲线。所述参考特征化曲线代表正常的参考电容器被充电时的正常状态，其可用来与所述待测特征化曲线比较，以检测所述两导线之间的异常状况是否发生。
[0009]若所述待测特征化曲线的型态并非类似于所述参考特征化曲线的型态时，则可判断所述两导线之间发生异常状况。例如当所述参考电容器的电容值大于所述两导线之间的耦合电容值时，同时提供两者相同的直流电压将会使耦合电容值较小的充电较快，而使参考电容值较大的充电较慢，若在充电期间，充电较快的所述充电电压发生了低于所述参考充电电压的情况，则可知道所述待测特征化曲线发生异常，此时即可判断所述两导线发生异常状况。所述异常状况可能是两导线之间的短路、断路、跳接产生火花、导线缺陷等等状况。
[0010]在所述电子装置中的所述多个导线可藉由开关模块来切换，每次切换可检测其中的两导线，然后重复检测各种组合的两导线来完成检测所述多个导线是否发生异常状况。
[0011]另一方面，也可不需要参考电容器作为比较所述待测特征化曲线与所述参考特征化曲线的标准。本公开利用所述待测特征化曲线的斜率来判断两导线之间的异常状况是否发生。所述待测特征化曲线的所述斜率代表所述充电电压的充电速率，正常电容器的充电电压在充电期间的所述斜率永远为正，直到充电到稳定充电电压后，所述待测特征化曲线的所述斜率趋近于零。而异常的电容器的充电电压在充电期间的所述斜率则可能一开始为正，但之后变成负值，此违反了一般正常电容器的充电特性，因此可判断发生了异常状况。上述的判断正常电容器与异常电容器的充电特性，可应用在两导线之间具有耦合电容值的等效耦合电容器。藉此，可判断两导线之间是否有异常状况发生。
[0012]此外，为避免在测量期间所述充电电压与所述参考充电电压太过接近而造成误判，即所述待测特征化曲线太接近所述参考特征化曲线，本公开提供灵敏度调控单元来避免此种误判的状况发生。类似地，为避免在测量期间所述待测特征化曲线的所述斜率趋近于零，而在正值与负值之间改变而造成误判，本公开亦提供灵敏度调控单元来避免此种误判的状况发生。
[0013]依据上述构想，本公开提供一种用于检测具有多个导线的电子装置的检测装置。所述检测装置包含开关模块、信号测量单元、以及控制单元。所述开关模块包含多个组开关，且具有第一输出端、以及第二输出端，各所述多个组开关对应至各所述多个导线，且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一。所述信号测量单元提供电源，且包含第一信号测量电路以及储能单元。所述第一信号测量电路具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端，且所述第一输入端与所述第一输出端电性连接、所述第二输出端与接地端电性连接。所述储能单元电连接于所述第二输入端及所述接地端之间，并在所述第二输入端接收所述电源时，在所述第二输入端及所述接地端之间形成充电参考电压。所述控制单元提供控制信号到所述开关模块以使所述所述多个导线的第
一导线电性连接所述第一输出端，且使所述多个导线的第二导线电性连接所述接地端，所述第一导线与所述第二导线之间具有耦合电性参数，其中：所述开关模块在所述第一输入端接收所述电源时提供电信号到所述第一输入端，以在所述第一输入端与所述接地端之间形成第一充电电压，并在所述第二输入端与所述接地端之间对所述储能单元充电以形成所述充电参考电压：所述控制单元根据所述第一充电电压以及所述第一充电参考电压来检测所述耦合电性参数，以判断各所述多个导线的变异状况是否发生。
[0014]依据上述构想，本公开提供一种用于检测具有多个导线的电子装置的检测方法。所述检测方法包含下列步骤：提供第一信号测量电路，所述第一信号测量电路具接地端、第一输入端与第二输入端，其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端。提供电源至所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合电容异常检测装置，包含：开关模块，包含多个组开关，且具有第一输出端、以及第二输出端，各所述多个组开关对应至多个导线的各所述多个导线，且用以将各所述多个导线电性连接所述第一输出端以及所述第二输出端的其中之一；信号测量单元，提供电源，且包含：第一信号测量电路，具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端，且所述第一输入端与所述第一输出端电性连接、所述第二输出端与接地端电性连接；以及储能单元，电连接于所述第二输入端及所述接地端之间，并在所述第二输入端接收所述电源时，在所述第二输入端及所述接地端之间形成充电参考电压；以及控制单元，提供控制信号到所述开关模块以使所述多个导线的第一导线电性连接所述第一输出端，且使所述多个导线的第二导线电性连接所述接地端，所述第一导线与所述第二导线之间具有耦合电性参数，其中：所述开关模块在所述第一输入端接收所述电源时提供电信号到所述第一输入端，以在所述第一输入端与所述接地端之间形成第一充电电压，并在所述第二输入端与所述接地端之间对所述储能单元充电以形成所述充电参考电压；所述检测装置还包含：电压测量单元，配置以检测下列至少其中之一，以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生：检测所述第一充电电压在单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压增加值是否小于参考电压增加值；以及检测所述第一充电电压在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压减少值是否皆大于参考电压减少值，且所述第一电压减少值在连续单位时间内累积减少的总电压减少值是否大于参考总电压减少值；以及电流测量单元，配置以检测下列至少其中之一，以使所述控制单元判断各所述多个导线的变异状况是否发生：检测所述第一充电电流在单位时间内与所述充电参考电流之间的第一电流增加值是否大于参考电流增加值；以及检测所述第一充电电流在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流之间的所述第一电流增加值是否皆大于所述参考电流增加值，且所述第一电流增加值在连续单位时间内累积增加的总电流增加值是否大于参考总电流增加值。2.根据权利要求1所述的检测装置，其中：所述电子装置为印刷电路板；所述第一导线与所述第二导线之间形成耦合电容器；所述储能单元为电容器；所述耦合电性参数为耦合电容值；所述第一信号测量电路响应所述第一充电电压与所述充电参考电压而输出第一测量信号；所述第一信号测量电路包含具有正输入端与负输入端的差动放大器，当所述第一输入端为所述正输入端且所述第二输入端为所述负输入端、且在充电时所述第一充电电压大于
所述充电参考电压的状况下，所述控制单元判断所述耦合电容值小于所述参考电容值；当所述第一输入端为所述负输入端且所述第二输入端为所述正输入端、且在充电时所述第一充电电压小于所述充电参考电压的状况下，所述控制单元判断所述耦合电容值大于所述参考电容值；所述检测装置还包含第一信号分析单元，其接收来自所述第一信号测量电路的所述第一测量信号，并将所述第一测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况；所述第一信号信号测量单元藉由测量所述第一充电电压以获得第一充电特性曲线，且藉由测量所述参考充电电压以获得参考充电特性曲线，所述第一信号分析单元分析所述第一测量信号以获得所述第一充电特性曲线与所述参考充电特性曲线之间的第一差异曲线，所述控制单元藉由判断所述第一差异曲线以判断所述变异状况；所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路；所述第一信号分析单元包含：第一灵敏度调控单元，接收具有第一测量电压的所述第一测量信号以及第二参考电压，并根据所述第一测量电压与第二参考电压来输出第一分析信号，其中所述第二参考电压用来调整所述第一信号测量电路的第一灵敏度；以及第一数字逻辑单元，响应所述第一分析信号以输出第一数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况；当所述第一测量信号的所述第一测量电压在趋近于零而有正负变化时，调整所述第二参考电压来降低所述第一灵敏度以避免误判；以及所述第一灵敏度调控单元为第一比较器。3.根据权利要求1所述的检测装置，其中：所述信号测量单元还包含第二信号测量电路，其包含：充电速率测量单元，响应所述第一充电电压而输出具有第二测量电压的第二测量信号，其中所述第二测量电压随着所述第一充电电压的斜率而改变，其中：当所述第二测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时，所述控制单元判断所述对导线无所述变异状况，其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间；以及当所述第二测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时，所述控制单元判断所述对导线具有所述变异状况；所述检测装置还包含第二信号分析单元，其接收来自所述第二信号测量电路的所述第二测量信号，并将所述第二测量信号数字化以提供所述控制单元判断所述变异状况；所述第二信号分析单元，包含：第二灵敏度调控单元，接收具有所述第二测量电压的所述第二测量信号以及第三参考电压，并根据所述第二测量电压与所述第三参考电压来输出第二分析信号，其中所述第三参考电压用来调整所述第二信号测量电路的第二灵敏度；以及第二数字逻辑单元，响应所述第二分析信号以输出第二数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况；当所述第二测量信号的所述第二测量电压在趋近于零而有正负变化时，调整所述第三参考电压来降低所述第二灵敏度以避免误判；
所述电源与所述开关信号在同一时间点分别提供至所述第一信号测量电路以及所述开关模块；以及所述第二灵敏度调控单元为第二比较器。4.一种用于耦合电容异常检测装置的检测方法，包含下列步骤：提供第一信号测量电路以及多个导线，所述第一信号测量电路具有接地端、第一输入端与第二输入端，其中所述多个导线的其中两导线分别电连接至所述接地端及所述第一输入端；提供电源至所述第一信号测量电路，以在所述两导线之间形成第一充电电压以及第一充电电流，且在所述接地端及所述第二输入端间形成充电参考电压以及充电参考电流；以及当符合下列条件的至少其中之一，则判断所述两导线间发生变异状况：条件一，当检测到所述第一充电电压在单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压增加值小于参考电压增加值的状况下；条件二，当检测到所述第一充电电压在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电压之间的第一电压减少值皆大于参考电压减少值，且所述第一电压减少值在连续单位时间内累积减少的总电压减少值大于参考总电压减少值的状况下；条件三，当检测到所述第一充电电流在单位时间内与所述充电参考电流之间的第一电流增加值大于参考电流增加值的状况下；以及条件四，当检测到所述第一充电电流在连续单位时间的各所述单位时间内与所述充电参考电流之间的所述第一电流增加值皆大于所述参考电流增加值，且所述第一电流增加值在连续单位时间内累积增加的总电流增加值大于参考总电流增加值的状况下。5.根据权利要求4所述的检测方法，其中：所述电子装置为印刷电路板；所述第一导线与所述第二导线之间形成耦合电容器；所述第二输入端电性连接储能单元，所述储能单元为具有参考电容值的参考电容器，且在接收所述电源时在所述参考电容器形成所述充电参考电压；所述耦合电性参数为耦合电容值；所述第一信号测量电路响应所述第一充电电压与所述充电参考电压而输出第一测量信号；所述第一信号测量电路包含具有正输入端与负输入端的差动放大器；所述检测方法还包含下列步骤：当所述第一输入端为所述正输入端且所述第二输入端为所述负输入端、且在充电时所述第一充电电压大于所述充电参考电压的状况下，所述控制单元判断所述耦合电容值小于所述参考电容值；以及当所述第一输入端为所述负输入端且所述第二输入端为所述正输入端、且在充电时所述第一充电电压小于所述充电参考电压的状况下，所述控制单元判断所述耦合电容值大于所述参考电容值；所述变异状况包括各所述多个导线的其中两导线的短路或断路；所述检测方法还包含下列步骤：
接收具有第一测量电压的所述第一测量信号以及第二参考电压，并根据所述第一测量电压与第二参考电压来输出第一分析信号，其中所述第二参考电压用来调整所述第一信号测量电路的第一灵敏度；以及响应所述第一分析信号以输出第一数字信号至控制单元以供判断所述变异状况。6.根据权利要求4所述的检测方法，其中：所述检测方法还包含所述多个导线的所述变异状况的检测方法，其包含下列步骤：响应所述第一充电电压而输出具有第二测量电压的第二测量信号，其中所述第二测量电压随着所述第一充电电压的斜率而改变；当所述第二测量电压在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时，判断所述对导线无所述变异状况，其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间；以及当所述第二测量电压在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时，判断所述对导线具有所述变异状况；所述检测方法还包含灵敏度的调整方法，其包含下列步骤：接收具有所述第二测量电压的所述第二测量信号以及第三参考电压，并根据所述第二测量电压与所述第三参考电压来输出第二分析信号，其中所述第三参考电压用来调整所述第二信号测量电路的第二灵敏度；所述检测方法还包含所述多个导线的所述变异状况的检测方法，其包含下列步骤：当所述第二测量电压与所述第三参考电压的差值在所述多个导线的其中一对导线的测量期间内恒为正值时，判断所述对导线无所述变异状况，其中所述测量期间为电源开始到所述第二测量电压趋近于零的期间；以及当所述第二测量电压与所述第三参考电压的所述差值在所述多个导线的其中所述对导线的所述测量期间内为负值时，判断所述对导线具有所述变异状况；以及所述检测方法还包含下列步骤：响应所述第二分析信号以输出第二数字信号至所述控制单元以供判断所述变异状况。7.一种耦合电容异常检测装置，包含：多个组开关，分别对应地与多个导线电性连接；信号测量单元，提供电源，且包含：第一信号测量电路，具有接收所述电源的第一输入端与第二输入端；储能单元，电连接于所述第二输入端及接地端之间以形成充电参考电压；以及控制单元，控制所述多个组开关的其中两个，以使对应于两组开关的所述多个导线的两导线分别与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：许哲嘉，
申请(专利权)人：兴城科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：