本实用新型为一种测量电路，尤指一种用于绝缘测量电容性待测试物的电路。
背景技术：
为了确保消费者的安全与权益，各国皆会对市面上流通的电子产品进行多项安规测试。一般电子成品的安规测试包含高压测试、绝缘电阻测试、及漏电测试等项目，以取得相关的国际安全规范如UL、TUV、CE等认证。在进行上述高压测试、绝缘电阻测试、及漏电测试时，因施加在待测试物的测试电压可以高达1KV以上，故用于执行上述测试的已知测试电路在测量上述电子成品的跨压及测量流过上述电子成品的电流时(以下称上述电子成品为待测试物)，必须先衰减施加在待测试物的测试电压后，才能进行电压的测量，并限制流过待测试物的电流后，才能进行电流的测量，以保护上述已知测试电路。因该测试电路对测量电流的限制，使得流过待测试物的电流变得很小，以致当待测试物具有电容时，对待测试物充电并使其跨压达到稳态值所需的测试时间会较长，例如，20秒。
技术实现要素：
有鉴于上述已知测试电路测量电容性待测试物需较长时间的缺点，本实用新型提供一种测量电路，包含有：
一电压测量电路，包含：
一电压测量输出端；
一第一测试端，其连接一测试电压；
一第二测试端；
一电流测量电路，包含：
一电流测量输出端；
一限流电路，其一端连接至该第二测试端；
一预充电电路，包含：
一预充开关，其由一预充控制信号控制其开启与关闭；
一预充电电阻，其一端连接至该第二测试端，其另一端连接至该预充开关；
一模拟转数字电路，其二个输入端连接该电压测量输出端及该电流测量输出端；
一控制器，其连接该模拟转数字电路的一输出端。
其中，上述第一测试端及上述第二测试端用以连接一待测试物；该电压测量电路测量该待测试物的跨压，该电流测量电路测量由上述第二测试端流出的电流，该模拟转数字电路将上述电压测量输出端以及上述电流测量输出端的电压各别转成数字信号，并将该些数字信号传送至该控制器，以计算该待测试物的阻抗；其中，流过该待测试物的电流在上述预充开关为开启时比在上述预充开关为关闭时多。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
图1为本实用新型第一较佳实施例的整体线路示意图。
图2为图1中该电容性待测试物的充电曲线图。
具体实施方式
以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。
本实用新型所提供的第一较佳实施例，请参阅图1所示，本实用新型为一种用于绝缘测量电容性待测试物的电路1，包含有一电压测量电路11、一电流测量电路12、一预充电电路13、一模拟转数字电路14、一控制器15、一测试电压设定电路16、及一显示器17。其中，该用于绝缘测量电容性待测试物的电路1可以同时测量到该待测试物20的稳态跨压值及流过该待测试物20的稳态电流值，并根据电阻欧姆定律，将该稳态电压值除以该稳态电流值，以得到该待测试物20的待测物电阻值R22。
上述电压测量电路11包含一第一放大器111、一第一电阻112(电阻值R112)、一第二电阻113(电阻值R113)、一第三电阻114(电阻值R114)、一第四电阻115(电阻值R115)、一第五电阻116(电阻值R116)、一第一测试端117、及一第二测试端118(其电压值称为V2)。该电压测量电路11的该第一测试端117、第二测试端118分别连接到一待测试物20的两端，以测量该待测试物20的电阻。该待测试物20可视为并联的一待测物电容21(电容值C21)及一待测物电阻22(电阻值R22)。
该第一测试端117连接到该第一电阻112的一端、一直流高压产生电路163的一输出端(其电压称为测试电压，其电压值为Vin)以及该待测试物20的一端。该第一电阻112的另一端电连至该第二电阻113的一端以及该第一放大器111的正一输入端，该第二电阻113的另一端为接地。
该端第二测试端118连接到该第五电阻116的一端，该第五电阻116的另一端连接到该第三电阻114的一端、该第四电阻115的一端、及该第一放大器111的一负输入端。该第三电阻114的另一端接地。该第四电阻115为该第一放大器111的反馈电阻，用以连接该第一放大器111的一输出端(以下称电压测量输出端，其电压值为Vo)及该负输入端。上述该第一电阻112、第二电阻113以电阻分压的方式将该直流高压产生电路163所产生的测试电压值Vin衰减为一电压值V1＝Vin*R113/(R113+R112)后，将该电压值V1传送给该第一放大器111的该正输入端。可适当选取R112及R113的比值，使得该测试电压值Vin及其衰减后的该电压值V1可以同时满足该待测试物20及该第一放大器111的电压规格并减少耗电。例如：该待测试物20的测试规格规定Vin为1KV时，该第一放大器111的输入端电压值V1的规格规定为5V，且R112及R113的总功率耗损在51mW以下，则可将R112设为19.9MΩ，将R113设为0.1MΩ以满足上述规格。
该待测物电容21充电时，该待测物电容21的跨压会不断升高直到该待测物电容21的跨压渐趋稳定并渐渐达到一稳态跨压值，例如图2中曲线S1及曲线S2所示关于该待测试物20的跨压值的变化以及曲线S1及曲线S2个别随时间而趋近的稳态跨压值Vs及Vs′。
上述电流测量电路12包含一第二放大器121、一第六电阻122(电阻值R122)、一第七电阻123(电阻值R123)。该第七电阻123的一端连接该第二测试端118，该第七电阻123的另一端连接至该第二放大器121的正输入端。该第七电阻123是限流电阻，用以防止流过该第七电阻123的电流I123过大，例如该待测试物20的电阻值为0时，流过该第七电阻123的电流I123＝Vin/R123，因此可选择适当的电阻值R123来限制该电流值I123的大小。该第六电阻122是该第二放大器121的反馈电阻，用以连接该第二放大器121的正输入端及一输出端(以下称电流测量输出端，其电压值为Vx)。其中该第二放大器121的该正输入端接地。值得注意的是：流过该第七电阻123的电流I123必须加以限制，以使该第二放大器121的该电流测量输出端电压值Vx在该第二放大器121的输出电压规格之内，以避免上述电流测量电路12失去正常功能，并且避免产生过大的功率耗损，例如当该第二放大器121的规格规定该电流测量输出端电压Vx的振幅不能超过5V，且第六电阻122、第七电阻123的功率耗损要小于0.11W时，若该第二测试端118的电压值V2最大为1KV时，可选择该第七电阻值R123为10MΩ，该第六电阻值R122为49KΩ，使得流经该第六电阻122、第七电阻123的电流不超过0.1mA。
上述该预充电电路13包含一预充电电阻131(阻值R131)、一预充开关132。该预充开关132可为一固态元件开关，并具有一控制端，以一预充控制信号133施加在该控制端，来控制该预充开关132的开/关。其中该预充电电阻131的一端连接至该第二测试端118，该预充电电阻131的另一端连接至该预充开关132的一端，该预充开关132的另一端接地。其中当该预充开关132为闭路时，有一电流I131由该第二测试端118经过该预充电电阻131与该预充开关132流至地；当该预充开关132为开路时，该电流I131为零。
上述该模拟转数字电路14可同时接收来自该第一放大器111及该第二放大器121的电压测量输出端电压值Vo及电流测量输出端电压值Vx，并将Vo及Vx同时转换为数字信号后，将该些数字信号传送给该处理器15，此时该处理器15即可依照Vo及Vx转换后的数字信号，以及上述电阻值R112、R113、R114、R115、R116、R122、R123来计算出该测试电压值Vin以及该待测试物20的稳态跨压V20(∞)及流过该待测试物20的稳态电流I20(∞)，并据以计算该待测物电阻值R22＝V20(∞)/I20(∞)。值得一提的是，在稳态时，流过该待测物电容21的电流为0，故此时流经该待测试物20的稳态电流I20(∞)就等于流经该待测物电阻22的电流。
上述测试电压设定电路16包含一数字转模拟电路161、一比较器162、及该直流高压产生电路163，其中该直流高压产生电路163接收来自该数字转模拟电路161的电压输入并据以产生该测试电压值Vin，即是，该数字转模拟电路161将来自该控制器15的一数字信号Dn转成一模拟电压值Vn并经由该比较器162比较该模拟电压值Vn与该第一放大器111的电压测量输出端电压值Vo后，产生一控制信号来控制该直流高压产生电路163来产生该测试电压值Vin，例如当该测试电压值Vin高于所设定的值时，因Vin电连接至该第一放大器111的正输入端，故该第一放大器111的电压测量输出端电压值Vo就会大于该设定的电压Vn，因此该比较器162会产生一负值并传送给该直流高压产生电路163，使其将该测试电压值Vin降压，而当该测试电压值Vin低于所设定的值时，该第一放大器111的电压测量输出端电压值Vo就会小于该设定的电压Vn，因此该比较器162会产生一正值并传送给该直流高压产生电路163，使其将该测试电压值Vin升压。因此该控制器15可以由该数字信号Dn所产生的该模拟电压值Vn来控制调整该测试电压值Vin使得该第一放大器111的电压测量输出端电压值Vo与该模拟电压值Vn相等。也就是说，该控制器15可通过调整该数字信号Dn，并经由上述测试电压设定电路16及上述电压测量电路11所构成的反馈电路的运作，使得该测试电压值Vin非常接近测试规格所规定的电压，例如在实务上该测试电压值Vin稳定的保持在测试规格所规定的电压的1％的误差范围内。当该测试电压值Vin已稳定的保持在测试规格所规定的电压之后，该控制器15可经由一控制信号151控制上述直流高压产生电路163，使其保持在当下的测试电压值，而不再受该比较器162的控制。
上述该显示器17连接至该控制器15以显示上述电压值V20、V20(∞)、Vn、Vo、Vx、Vin、及V2等、以及上述数字信号Dn、预充控制信号133等、以及上述电阻值R112、R113、R114、R115、R116、R122、R123、R131、及R22等、以及上述电流值I20、I20(∞)、I123、及I131等。
该用于绝缘测量电容性待测试物的电路1在测试具有电容性的待测试物20时，若该预充开关132为开路，该待测试物20的跨压值的变化如图2中曲线S1所示，其中该待测试物20的跨压值随着充电时间的增加渐渐趋近于一个稳态跨压值Vs；若该预充开关132为闭路，该待测试物20的跨压值的变化如图2中曲线S2所示，其中该待测试物20的跨压值随着充电时间的增加渐渐趋近于另一个稳态跨压值Vs′。上述稳态跨压值Vs′大于上述稳态跨压值Vs。比较图2中曲线S1与S2可知，该预充开关132为开路时，该待测试物20的跨压值由开始充电直到达到该稳态电压Vs的一特定比例Vs*d1需要一T1时段(曲线S1)，其中该比例值d1介于0与1之间；实务上电容达到稳态电压值的时间是以3倍、4倍或5倍的时间常数来估算，因此较佳的，可以选择d1＝0.95021、0.98168或0.99326，但不局限于此。
该预充开关132为闭路时，该待测试物20的跨压值由开始充电直到达到上述电压Vs*d1需要一T2时段(曲线S2)，因该T2时段小于该T1时段，可知该预充电电路13可以缩短该待测试物20的跨压值由开始充电直到达到稳态的时间，亦即该预充电电路13可以缩短该待测试物20的测量时间，可达成增进测试时效的目的。因此在操作该用于绝缘测量电容性待测试物的电路1来测试具有电容性的待测试物20时，可以先将当该预充开关132控制为闭路，此时由该第二测试端118流到地的电流会比该预充开关132为开路时多(因为增加了该电流I131)，因此流过该待测试物20的电流也比该预充开关132为开路时多，如此便加快了具有电容性的待测试物20的充电速率。且经计算，假设在该预充开关132为开路时该具有电容性的待测试物20其所具待测物电容21在测试中储存有Q(t)的电荷，其中t为测试的时间，则Q(t)＝Q(∞)*(1-exp(-t/τ))，其中Q(∞)为稳态时的储存电荷，且Q(∞)＝C21*(Vin-V2(∞))＝C21*Vs，τ为时间常数且τ＝C21*Req，Req为该待测物电阻22、该第五电阻116及该第七电阻123的并联电阻值。同样的，当该预充开关132为闭路时该具有电容性的待测试物20其所具待测物电容21在测试中储存有Q′(t)的电荷，则Q′(t)＝Q′(∞)*(1-exp(-t/τ′))，其中Q′(∞)为稳态时的储存电荷，且Q′(∞)＝C21*(Vin-V2′(∞))＝C21*Vs′，τ′为时间常数且τ′＝C21*R′eq，R′eq为该待测物电阻22、该第五电阻116及该第七电阻123及该预充电电阻131的并联电阻值。由于该预充开关132为开路时的该第二测试端118的稳态电压值V2(∞)大于该预充开关132为闭路时的该第二测试端118的稳态电压值V2′(∞)(这是因为该电阻131进一步将该第二测试端118的电压值拉向地电压)，故Vs′大于Vs、Q′(∞)大于Q(∞)，且因Req大于R′eq，故τ′小于τ，所以(1-exp(-t/τ′))大于(1-exp(-t/τ))，综上所述可知Q′(t)大于Q(t)，亦即经过同样的测该时间后，该待测试物20的待测物电容21所储存的电荷在该预充开关132为闭路时会比其为开路时来得多，因此对该待测试物20的待测物电容21的充电速率在该预充开关132为闭路时会比其为开路时来得快。值得注意的是：在预充开始时(即t＝0)，上述待测物电容21被假设为没有电荷储存，即Q(0)＝Q′(0)＝0。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。