在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置与流程

1.本发明涉及电容检测领域，具体而言，涉及一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置。


背景技术：

2.在激光电源领域中，高压陶瓷电容作为核心的电子器件，工作于几十千伏的高脉冲电压条件，工作时脉宽为几微秒到几十纳秒。由于缺乏此条件下电容的测量技术，尚不能对此类电容在各种工作条件下电容特性进行系统研究和实验。因此不同批次、厂家的电容器在此工作条件下的实际电容特性以及不同工作温度下的参数也不能确定，这样很大程度下制约了产品的一致性，不利于产品的规格化和改进、提高。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置，以至少解决现有技术常规的测试方法无法对高脉冲电压、不同工作温度下电容器的电容特性进行检测的技术问题。
4.根据本发明的一实施例，提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法，包括以下步骤：
5.通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电；
6.将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压；
7.将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上；
8.改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
9.进一步地，该方法具体包括以下步骤：
10.通过高压直流电源的千伏级直流高压为储能电容充电；
11.将储能电容输出的千伏级直流高压斩波成千伏级脉冲电压；
12.将千伏级脉冲电压升至万伏级脉冲电压输送至被测电容上；
13.改变被测电容的工作温度，得到被测电容在万伏级脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
14.进一步地，电容特性包括在高脉冲电压下被测电容的电容充放电特性随温度的变化。
15.根据本发明的另一实施例，提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测装置，包括：
16.高压充电模块，用于通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电；
17.脉冲电压产生模块，用于将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压；
18.升压模块，用于将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上；
19.测试模块，用于改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作
温度下的电容特性。
20.进一步地，高压充电模块包括：高压直流电源、储能电容c1、第一信号发生装置、第一功率开关器件；第一信号发生装置按照第一驱动时序驱动第一功率开关器件导通时，高压直流电源提供千伏级直流电压为储能电容c1充电。
21.进一步地，脉冲电压产生模块包括：第二信号发生装置、第二功率开关器件；第二信号发生装置按照第二驱动时序驱动第二功率开关器件导通时，高压充电模块产生的直流高压斩波成脉冲电压至升压模块。
22.进一步地，升压模块包括：升压变压器、绝缘介质；升压变压器将脉冲电压升到万伏级脉冲电压，提供给测试模块中的被测电容c2，升压变压器浸设在升压模块内的绝缘介质中。
23.进一步地，测试模块包括：被测电容c2、测试探头、控温模块、泄放电阻、绝缘介质；被测电容c2接收升压模块输出的万伏级脉冲电压并经泄放电阻泄放，并且被测电容c2两端连接测试探头，由控温模块设置不同工作温度后测量被测电容c2上的电压值；控温模块与被测电容c2、测试探头、泄放电阻浸设在测试模块内的绝缘介质中。
24.进一步地，当储能电容c1容值c1》被测电容c2容值c2时，存在电压比值其中vc
2max
指被测电容c2上充到的最大电压，vc1指储能电容上电压值,已知储能电容c1的容值，通过储能电容c1和被测电容c2之间的电压比值，计算出被测电容c2的容值。
25.进一步地，升压模块输出的高压脉冲电压通过测试模块的两个连接端子加到被测电容c2上充电，测试探头与被测电容c2两端的两个测试点连接，实时测量被测电容c2两端的电压值；被测电容c2输出端通过两个连接端子与泄放电阻连接。
26.本发明实施例中的在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置，首先通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电，再将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压，而后将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上，通过改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性，可以满足在高脉冲电压、不同工作温度条件下的电容测试需求。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
28.图1为本发明在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法的流程图；
29.图2为本发明在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测装置的模块图；
30.图3为本发明中两路驱动波形示意图；
31.图4为本发明中测试模块的结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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
本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.本发明提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置，以解决现有技术常规的测试方法无法对高脉冲电压、不同工作温度下高压陶瓷电容器的电容特性进行检测。无对应的检测方法限制了对高压陶瓷电容器电容特性一致性的控制，也不利于产品的标准化、规格化，也限制了对不同厂家电容器的选择。
35.实施例1
36.根据本发明一实施例，提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法，参见图1，包括以下步骤：
37.s101:通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电；
38.s102:将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压；
39.s103:将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上；
40.s104:改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
41.本发明实施例中的在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法，首先通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电，再将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压，而后将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上，通过改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性，可以满足在高脉冲电压、不同工作温度条件下的电容测试需求。
42.其中，该方法具体包括以下步骤：
43.通过高压直流电源的千伏级直流高压为储能电容充电；
44.将储能电容输出的千伏级直流高压斩波成千伏级脉冲电压；
45.将千伏级脉冲电压升至万伏级脉冲电压输送至被测电容上；
46.改变被测电容的工作温度，得到被测电容在万伏级脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
47.其中，电容特性包括在高脉冲电压下被测电容的电容充放电特性随温度的变化。
48.实施例2
49.根据本发明的另一实施例，提供了一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测装置，参见图2，包括：
50.高压充电模块，用于通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电；
51.脉冲电压产生模块，用于将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压；
52.升压模块，用于将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上；
53.测试模块，用于改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
54.本发明实施例中的在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测装置，首先通过高压直流电源的直流高压为储能电容充电，再将储能电容输出的直流高压斩波成脉冲电压，而后将脉冲电压升至高脉冲电压输送至被测电容上，通过改变被测电容的工作温度，得到被测电容在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性，可以满足在高脉冲电压、不同工作温度条件下的电容测试需求。
55.下面以具体的实施例，对本发明在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测装置进行详细说明。
56.图2为本发明的电容检测装置，包括依次连接的高压充电模块、脉冲电压产生模块、升压模块和测试模块。其中：
57.高压充电模块包括高压直流电源、储能电容c1、第一信号发生装置与第一功率开关器件；高压直流电源提供千伏级直流电压，当第一信号发生装置按照图3中drive1的驱动时序驱动第一功率开关器件导通时，高压直流电源提供的千伏级直流电压为储能电容c1充电。储能电容c1容值略大于被测电容c2的容值，而且第一功率开关器件的功率开关导通时间大于储能电容c1的充电时间。在储能电容c1的电压充到最大时关掉第一功率开关器件。
58.脉冲电压产生模块包括第二信号发生装置和第二功率开关器件；其中第二信号发生装置按照图3以drive2的驱动时序驱动第二功率开关器件导通，将高压充电模块产生的直流高压斩波成脉冲电压至升压变压器；升压模块包括升压变压器和绝缘介质；升压变压器将脉冲电压信号升到万伏级脉冲电压，提供给被测电容c2。升压变压器浸在绝缘介质中，保证万伏级脉冲电压的安全绝缘。
59.测试模块包括被测电容c2、测试探头、控温模块、泄放电阻。被测电容c2接收升压模块输出的万伏级脉冲电压，并且被测电容c2两端连接测试探头，可测量被测电容c2上的电压值。控温模块与被测电容c2、测试探头、泄放电阻一起浸在绝缘介质中，保证整个测试模块温度可控，从而模拟被测电容c2不同工作温度。最后高压脉冲电压通过泄放电阻泄放保证整个电容检测装置的安全性。
60.从储能电容c1到被测电容c2的充放电过程中，储能电容c1与被测电容c2有以下关系：当储能电容c1容值c1》被测电容c2容值c2时，有比值
61.其中vc
2max
指被测电容c2上充到的最大电压，vc1指储能电容上电压值。那么已知储能电容c1的容值，通过储能电容c1和被测电容c2之间的电压比值，可以计算被测电容c2的容值。通过改变被测电容c2的工作温度，可以得到被测电容c2在高脉冲电压、不同工作温度下的电容特性。
62.图3为本发明中两路驱动波形示意图，首先，第一功率开关器件、第二功率开关器件构成的两级功率开关器件关闭，高压直流电源提供高压直流电压。第一信号发生装置以drive1的驱动时序驱动第一功率开关器件，第一功率开关器件导通开始为储能电容c1充电，待储能电容c1充电完成时关闭第一功率开关器件。第二信号发生装置在第一功率开关器件关闭后以drive2的驱动时序驱动第二功率开关器件，第二功率开关器件导通，储能电
容c1开始放电，被测电容c2开始充电。储能电容c1中的电压通过升压模块升压后传递给被测电容c2。待被测电容c2充电完成后关闭第二功率开关器件，被测电容c2放电完成后开始下一周期。
63.图4为本发明中测试模块的结构示意图。整个测试模块包括被测电容c2，测试探头、控温模块与泄放电阻。全部测试模块浸在绝缘介质中。升压模块输出的高压脉冲电压通过测试模块的连接端子1与连接端子2加到被测电容c2上为电容充电。测试探头与测试点1和测试点2连接，实时测量被测电容c2两端的电压值。被测电容c2输出端通过连接端子3与连接端子4与泄放电阻连接。测试模块中充满液态绝缘介质，所有部分浸在绝缘介质中，通过控温模块控制整个测试模块的工作温度。
64.本发明提出的一种在高脉冲电压、不同工作温度下的电容检测方法及装置，利用高压直流电源提供千伏直流电压，第一信号发生装置控制第一功率开关器件为储能电容c1充电，储能电容c1充满时关掉第一功率开关器件，让第二功率开关器件导通，通过升压模块的升压，将储能电容c1中的电压升至万伏微秒级脉冲电压向被测电容c2充电。根据储能电容c
1-被测电容c2充电过程中，当储能电容c1》被测电容c2时，有比值其中vc
2max
指被测电容c2上充到的最大电压，vc1指储能电容上电压值，通过储能电容c1和被测电容c2之间的电压比值，可以计算被测电容c2的容值。控制被测电容c2的工作温度，通过测试探头测试被测电容c2上高脉冲电压的变化可以计算被测电容c2的电容特性随温度的变化。最后高脉冲电压通过泄放电阻泄放保证整个电容检测装置的安全性。
65.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
66.利用高压直流电源提供千伏直流电压，利用第一信号发生装置控制第一功率开关器件为储能电容c1充电，再通过升压模块的升压，可将储能电容c1中的电压升至万伏微秒级脉冲电压向被测电容c2充电，并且控制被测电容c2的工作温度，通过测试探头测试被测电容c2工作在高脉冲电压下电容充放电特性随温度的变化，可以满足在高脉冲电压、不同工作温度条件下的电容测试需求。
67.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
68.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
69.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
70.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
71.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单
元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
72.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
73.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。