一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，包括电容充放电模块、逻辑控制模块、冲击测试模块、数据采集模块，本发明专利技术设计了适用于动态冲击试验的电容动态测试系统，测试系统可以将电容加到任意可承受的电压，在不同强度的冲击过载下研究电容的放电特性；本发明专利技术充放电过程由控制模块下达指令控制，因此可以进行高压试验并且保障人员安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统


[0001]本专利技术涉及电容测试
，特别是涉及一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统。

技术介绍

[0002]多层陶瓷电容（MLCC）相比于其它类型的电容，具有比电容高，低ESR（等效串联电阻）、耐压性能好、工作温度低、工作温度范围宽、宽频特性好、稳定性高等特点。因其较高的储能密度，在高压条件下能瞬间释放极大的能量，在电力电子技术中经常作为能量储存装置。
[0003]多层陶瓷电容MLCC被广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备，工作环境往往伴随着冲击过载，因此储存能量的高压多层陶瓷电容必须具有较好的抗冲击性能。如果在受到冲击的过程中一旦产生能量不稳定泄露，就会导致系统无法正常工作，甚至产生不可挽回的严重后果，因此探究多层陶瓷电容在冲击环境下的容值特性变化有着重要的意义。
[0004]现有多层陶瓷电容器测试装置在安装使用时，效果不佳，安全性不够容易造成安全隐患。本专利技术提供一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试方法，利用霍普金森杆模拟冲击环境，通过合适的电路设计对高压陶瓷电容进行充电，并且准确控制电容在受到冲击时进行放电，通过示波器采集数据，合理计算出电容在冲击下的容值。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对高压多层陶瓷电容在工作中会受到冲击环境的情况，提出了一种利用霍普金森杆模拟冲击环境，利用电容的放电特性检测电容容值随冲击过载变化的测试系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，包括：电容充放电模块：用于产生电容电压并进行测量；逻辑控制模块：用于控制所述电容充放电模块的工作；冲击测试模块：用于进行电容冲击测试试验；数据采集模块：用于模拟冲击过程中电容的放电电压和电流。
[0007]优选地，所述电容充放电模块包括栅极驱动器、第一MOSFET、第二MOSFET、直流恒压源、泄放电阻、示波器和待测陶瓷电容，其中，所述栅极驱动器用于控制所述MOSFET的打开与关闭，所述第一MOSFET和所述第二MOSFET用于控制电路的开和断，所述直流恒压源用于提供电压，所述泄放电阻用于进行限流，所述示波器用于采集待测陶瓷电容两端的电压以及放电过程中的电流。
[0008]优选地，通过驱动信号控制所述第一MOSFET、所述第二MOSFET的通断，其中，所述驱动信号为由FPGA控制产生的PWM波，包括高端驱动信号和低端驱动信号，所述第一
MOSFET、所述第二MOSFET不同时开启。
[0009]优选地，当所述第一MOSFET开启，所述第二MOSFET关断时，所述直流恒压源向所述待测陶瓷电容充电，通过高压探头测量所述待测陶瓷电容正极电压；当所述第一MOSFET关断，所述第二MOSFET开启时，所述待测陶瓷电容通过所述泄放电阻对地放电，基于所述高压探头测量所述待测陶瓷电容的正极电压，通过电流探头测量放电电流。
[0010]优选地，所述逻辑控制模块包括：电源单元：用于为所述逻辑控制模块供电；主控芯片单元：用于控制待测陶瓷电容的充放电，以及与上位机进行通信；扩展接口单元：用于实现转串口协议，通过串口发送指令控制所述电容充放电模块的工作。
[0011]优选地，所述主控芯片单元包括：串口接收子单元：用于接收串口指令，生成标志信号，并将指令发送给报文解析子单元；帧结束判断子单元：用于设置帧结束判定时间；报文解析子单元：用于将接收的数据中参数设置、放电延时时间和充电使能信号发送给充放电控制子单元，并向回发参数控制子单元发送回发使能信号和回发数据；回发参数控制子单元：用于接收所述报文解析子单元的回发使能信号，并将数据回发给串口发送子单元；串口发送子单元：用于将所述回发参数控制子单元发来的数据进行累加和校验后发送给上位机；按键消抖子单元：用于通过边沿检测对所述系统进行消抖。
[0012]优选地，所述冲击测试模块包括分离式霍普金森杆、测量单元和数据采集与处理单元，其中，所述分离式霍普金森杆用于分析待测陶瓷电容在受到不同冲击荷载下的力学行为特征，所述测量单元用于测量杆件的速度，所述数据采集与处理单元用于采集所述霍普金森杆实验过程中各个杆的速度、应变片的应变，冲击过程中电容的放电电压和电流，并且对采集的数据进行处理得到加速度过载和容值的关系。
[0013]优选地，所述分离式霍普金森杆包括撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆，所述测量单元包括子弹速度测量子单元和动态应变测量子单元，所述数据采集与处理单元包括动态应变仪和数字示波器。
[0014]优选地，所述数据采集模块包括第一示波器和第二示波器，其中，所述第一示波器用于记录待测陶瓷电容的放电电压、放电电流和来自撞击杆的脉冲触发信号，并评估电容容值的动态变化，所述第二示波器用于记录入射杆和透射杆上安装的电阻应变片的应力波信号。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术设计了适用于动态冲击试验的电容动态测试系统，测试系统可以将电容加到任意可承受的电压，在不同强度的冲击过载下研究电容的放电特性；本专利技术充放电过程由控制模块下达指令控制，因此可以进行高压试验并且保障人员安全性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例的电容充放电电路原理图；图2为本专利技术实施例的串口指令格式示意图；图3为本专利技术实施例的整体系统工作时间线示意图；图4为本专利技术实施例的系统中各模块连接关系示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]本实施例提供一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统如图4，整个测试系统分为电容充放电模块、逻辑控制模块、冲击测试模块、数据采集模块四个部分组成。
[0021]电容充放电模块如图1所示，图中U1、U2为带隔离功能的栅极驱动器，Q1、Q2为大功率MOSFET，VCC为直流恒压源，R1为大功率泄放电阻，C1为待测陶瓷电容。高端驱动信号和低端驱动信号是由FPGA控制产生的频率、占空比可调节的PWM波，控制Q1、Q2的通断，且Q1和Q2不同时开启。当Q1开启，Q2关断时，直流恒压源向电容C1充电，高压探头测量电容正极电压，由示波器记录电压数据；当Q1关断，Q2开启时，电容C1通过大功率泄放电阻对地放电，高压探头测量电容正极电压，电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，其特征在于，包括：电容充放电模块：用于产生电容电压并进行测量；逻辑控制模块：用于控制所述电容充放电模块的工作；冲击测试模块：用于进行电容冲击测试试验；数据采集模块：用于模拟冲击过程中电容的放电电压和电流。2.根据权利要求1所述的高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，其特征在于，所述电容充放电模块包括栅极驱动器、第一MOSFET、第二MOSFET、直流恒压源、泄放电阻、示波器和待测陶瓷电容，其中，所述栅极驱动器用于控制所述MOSFET的打开与关闭，所述第一MOSFET和所述第二MOSFET用于控制电路的开和断，所述直流恒压源用于提供电压，所述泄放电阻用于进行限流，所述示波器用于采集待测陶瓷电容两端的电压以及放电过程中的电流。3.根据权利要求2所述的高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，其特征在于，通过驱动信号控制所述第一MOSFET、所述第二MOSFET的通断，其中，所述驱动信号为由FPGA控制产生的PWM波，包括高端驱动信号和低端驱动信号，所述第一MOSFET、所述第二MOSFET不同时开启。4.根据权利要求3所述的高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，其特征在于，当所述第一MOSFET开启，所述第二MOSFET关断时，所述直流恒压源向所述待测陶瓷电容充电，通过高压探头测量所述待测陶瓷电容正极电压；当所述第一MOSFET关断，所述第二MOSFET开启时，所述待测陶瓷电容通过所述泄放电阻对地放电，基于所述高压探头测量所述待测陶瓷电容的正极电压，通过电流探头测量放电电流。5.根据权利要求1所述的高压多层陶瓷电容在冲击环境下容值的测试系统，其特征在于，所述逻辑控制模块包括：电源单元：用于为所述逻辑控制模块供电；主控芯片单元：用于控制待测陶瓷电容的充放电，以及与上位机进行通信；扩展接口单元：用于实现转串口协议，通过串口发送指令控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚斌，朱晓宁，刘扬，袁帅，程向群，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：