多工位电容浪涌实验仪的制作方法

本发明属于电子元器件可靠性试验领域，具体涉及一种多工位电容浪涌实验仪。

背景技术：

固体钽电容器以其出色的高低温特性而成为使用者在工作条件恶劣时的首选，但其由于钽电容器固有的缺陷而常常发生浪涌电流失效，故需要在使用前进行浪涌电流实验对其进行筛选。而目前市场上并没有钽电容浪涌电流实验设备，传统的实验手段都是依据gjb63b-2001《有可靠性指标的固体电解质钽电容器总规范》搭建的小型实验台，实验效率低下，每次只能测试单只器件，测试效率低，已远远无法满足目前钽电容浪涌电流实验的需求。

钽电容器，特别是片式钽电容器由于自身结构原因，抗浪涌电流能力较弱，常规检测项目进行测试时，要求施加一定时间的直流电压及按条件要求的重复试验次数，用以测试在这种情况下的电容器的性能，当电容器性能低下时，器件就会暴露出失效的相关现象，从而实现对器件的筛选，此器件单只测试过程耗时较长，制约其产量及品质。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种多工位电容浪涌实验仪，按照gjb63b-2001中对浪涌电流的要求，模拟电容器实际使用过程中的浪涌电流，有效剔除抗浪涌能力差的器件。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：多工位电容浪涌实验仪，包括功能设置按键、主控板、继电器矩阵模块、直流电源组、dut模块以及放电回路；其中，主控板连接功能设置按键和继电器矩阵模块，继电器矩阵模块连接直流电源组、dut模块以及放电回路；继电器矩阵模块包括多个继电器，继电器均接入放电回路中，每个放电回路中设置至少三个继电器和一个充放电电容，直流电源组用于对充放电电容充电，充放电电容用于向待测电容充电，放电回路用于对待测电容放电；待测电容通过dut模块接入放电回路，多个放电回路并联。

每组继电器电路中设置有第一功率电阻r和第二功率电阻r1，第一功率电阻r用于在对充放电电容进行放电，第二功率电阻r1用于对待测电容进行放电。

第一功率电阻r的阻值大于第二功率电阻r1的阻值。

放电回路中第一功率电阻的一端接地，另一端接直流电源和继电器k1的活动触点，继电器k1的另一触点连接充放电电容的一端和继电器k2的活动触点，充放电电容的另一端接地；继电器k2的另一触点连接dut模块的正极，dut模块的负极接地与继电器k3的活动触点，继电器k3的另一触点连接第二功率电阻r1的一端，第二功率电阻r1的另一端接地。

主控板采用armlpc2148。

功能设置按键包括自检按钮、复位按钮、次数设置按钮以及测试按钮。

还包括箱体，主控板、继电器矩阵模块、直流电源组、充放电电容组、dut模块以及放电回路设置在箱体内部，箱体内从上往下依次设置主控板、继电器矩阵模块、放电回路、充放电电容组以及直流电源组。

充放电次数显示屏和dut模块设置在箱体顶部。

直流电源组还连接有电源电压显示屏以及直流电源电压调整旋钮，电源电压显示屏以及电压调节旋钮以及直流电源电压调整旋钮设置在箱体外表面。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：采用继电器矩阵模块，实现对多只钽电容并行浪涌电流实验，由传统的只能单只实验分析方式改进为可进行大批量测试；内部控制回路实现模块化，电路装插灵活，操作使用方便，安全可靠，而且方便维修，测试过程做到了自动化，同时进行多路并行测试，提高测试效率，保证日常生产进度；主控板还能连接上位机，通过上位机控制测试过程。

进一步的，带电器件均可靠地安装在机柜内部，控制单元默认为切断状态，保证器件和测试人员的安全。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为继电器矩阵模块结构示意图

图3为本发明柜体结构示意图。

附图中，1-充放电次数显示屏、2-测试夹具、3-dut模块、4-电源电压显示屏、5-自检按钮、6-复位按钮、7-次数设置按钮、8-测试按钮、9-主控板、10-继电器矩阵模块、11-放电回路、12-充放电电容组，13-直流电源组、14-直流电源电压调整旋钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

多工位电容浪涌实验仪，包括功能设置按键、主控板9、继电器矩阵模块10、直流电源组13、dut模块3以及放电回路11；其中，主控板9连接功能设置按键和继电器矩阵模块10，继电器矩阵模块10连接直流电源组13、dut模块3以及放电回路11；继电器矩阵模块10包括多组继电器，继电器均接入放电回路11中，每个放电回路11中设置至少三个继电器和一个充放电电容，直流电源组用于对充放电电容充电，充放电电容用于向待测电容充电，放电回路11连接待测电容，放电回路11用于对待测电容放电；待测电容通过dut模块3接入放电回路11，多个放电回路11并联；每组继电器电路中设置有第一功率电阻r和第二功率电阻r1，第一功率电阻r用于在对充放电电容进行放电，第二功率电阻r1用于对待测电容进行放电。

第一功率电阻r的阻值大于第二功率电阻r1的阻值。

如图2所示，放电回路11中第一功率电阻的一端接地，另一端接直流电源和继电器k1的活动触点，继电器k1的另一触点连接充放电电容的一端和继电器k2的活动触点，充放电电容的另一端接地；继电器k2的另一触点连接dut模块3的正极，dut模块3的负极接地与继电器k3的活动触点，继电器k3的另一触点连接第二功率电阻r1的一端，第二功率电阻r1的另一端接地。

主控板9采用armlpc2148；设备配备了自检功能，方便进行检查和计量，可扩展为上位机自动计量方式。

如图3所示，还包括箱体，主控板9、继电器矩阵模块10、直流电源组13、充放电电容组12、dut模块3以及放电回路11设置在箱体内部，箱体内从上往下依次设置主控板9、继电器矩阵模块10、放电回路11、充放电电容组12以及直流电源组13；充放电次数显示屏1、dut模块3设置在箱体顶部，dut模块3上设置测试夹具2，直流电源组13还连接有电源电压显示屏4以及直流电源电压调整旋钮14，电源电压显示屏4以及电压调节旋钮以及直流电源电压调整旋钮14设置在箱体外表面；功能设置按键包括自检按钮5、复位按钮6以及次数设置按钮7。

电源通过继电器矩阵模块向充放电电容组12充电。

本发明采用armlpc2148，通过i/o接口接收功能按键的触发信号，并输出信号给继电器的驱动电路uln2003，控制继电器矩阵模块10的切换，当继电器切换到一端时实现直流电源组对51000uf充放电电容组12的充电，当充电时间结束，继电器切换到另一端，电源端断开，同时，充放电电容组12开始对dut模块3上测试夹具2中的被测钽电容进行充电，充电时间结束后，继电器再次切换，被测钽电容连接到放电回路11进行放电，这个过程按照设定测试次数重复测试，完成浪涌电流实验。

如图2所示，继电器矩阵模块10包括96个hf13型继电器，三个继电器为一组，在主控板的控制下，实现直流电源组对充放电电容组12的充电，充放电电容组12对被测钽电容的充电，被测钽电容连接放电回路11进行放电；充放电电容组包括32个51000uf耐压值100伏的大电容，由继电器控制模块对32个被测钽电容进行充电，并在充电一定时间后切断。

直流电源组13包括八个直流电源，所述直流电源的输出电压为0～100v，并在设备机壳上安装有数字电压表头和直流电源电压调整旋钮14，数字电压表头和直流电源电压调整旋钮14与直流电源组13连接，根据具体待测电容型号调整直流电压输出，在继电器矩阵模块10的控制下每个电源对4个51000uf的电容进行充电，实现32个51000uf电容的充电过程，并在51000uf电容对被测钽电容充电时切断直流电源。

dut模块3包括能放置32个被测钽电容的测试夹具2，在放入被测钽电容后进行锁紧，通过两个欧式插座，在继电器矩阵模块的控制下分别进行充电、放电过程；放电回路中设置有32个100欧功率电阻和32个1k欧功率电阻，100欧功率电阻用来对被测钽电容放电，1k欧功率电阻用来在关闭设备后对51000uf的大电容进行放电。

作为本发明的一个实施例：复位按钮6连接在复位电路中，当测试次数设置需要恢复到初始状态时需要按复位键；其中主控板9设置在柜体内上方，继电器矩阵模块设置在主控板9的下方，充放电电容组12设置在继电器矩阵模块10的下方，分两层布设，每层16个，共32个51000uf的大电容，分别对应有32路测试电路，测试电路与主控板9连接；测试时对顶部dut模块3所连接的电容器件进行测试，柜体内的充放电电容组12是用于充放电，充放电电容组12与上部主控板9及顶部通过排线连接；当按自检按键后，用数字电压表分别对两块dut模块上的32个对应工位测量直流电压输出；其中柜体底部8个电源表头分别对应2块dut模块共32路电源输出每个电源输出对应4个工位的电源，四个工位共用一个电源，很好的在测试效率和硬件成本上达到了平衡；其中，每一块dut模块为16路输出；本发明使用如下：

1、将被测钽电容放入dut模块3上的测试夹具2内并锁紧测试夹具2，总共32路均能放置待测电容，放置时按正负标识进行装夹。

2、根据具体的被测钽电容型号调整直流电源组13的输出电压，按动实验次数设定按钮设置充放电次数，顶部液晶屏会显示所设置次数。

3、按测试按钮8开始进行测试，主控板9控制继电器矩阵模块10进行切换，对被测钽电容进行快速充电及快速放电，实验结束，若被测钽电容未被击穿则被测钽电容合格。

采用本发明所述浪涌试验仪测试的操作过程如下：

1、开机

开启设备电源之前，确保测试夹具2内无测试器件，按下主机上方的电源开关键，电源开关键指示灯亮，表示正常开机；

2、参数设定

21、浪涌电压的设定

根据钽电容的型号设定试验电压，旋转各工位电压调节按钮进行设定，同时电压显示面板显示设定好的电压，逆时针旋转为降电压，顺时针旋转为升电压，设定电压的单位为v，最大量程为75v；

22、测量次数的设定

按下计数按钮进行设定，每按下一次递增一次，次数由0-f循环，同时计数面板显示设定的次数；

3、测试过程：

31、插上正确的pcb板，欧式插座的正负极要与pcb板上正负极一一对应；

32、按下“运行/停止”按钮即开始试验，次数面板开始闪烁，次数由设定的最大值一直递减，等待计数器显示出预先设定好的浪涌次数并停止闪烁，则试验结束；

33、观察器件有无击穿、飞弧、燃烧等现象，若无，器件合格；若有，器件失效，将其分类放置。

4、关机

41、当测试完毕，取下测试pcb板，计数器调整至次数为0，电压面板调整至0v，，关闭电源总开关。