一种电容异常检测装置及服务器的制作方法

1.本发明涉及电路安全技术领域，特别是涉及一种电容异常检测装置及服务器。


背景技术：

2.目前，许多电子设备中都需要大量使用电容，如陶瓷电容，电解电容，固态电容等，电容在功能电路中长时间的持续工作会导致电容的老化，最终导致故障。对于一些容量大，用于储能的电容，在经过反复充放电过程后，其有效容量会降低，等效内阻会增大，漏电流与自放电电流变大，这会导致电路系统内发生相关的功能故障，给用户造成损失，目前并没有一种技术可以在电容从正常到异常再到失效的过程对电容模块进行检测，只能在电容失效之后才可以检测，降低了电容所在电路的工作可靠性。因此，如何提供一种解决上述技术问题的电容异常检测装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种电容异常检测装置及服务器，电容异常检测装置通过记录待检测电容模块从正常工作电压放电至预设电压所需要的放电时长，并与待检测电容模块正常状态下从正常工作电压放电至预设电压所需要的预设放电时长进行比较后判断所述待检测电容模块状态是否异常，减小了因为电容异常而导致的电路功能故障的可能，减小了用户的损失，提高了电容所在电路的工作可靠性。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种电容异常检测装置，包括第一可控开关、放电模块、电压比较器、基准电压模块及处理模块；
5.所述第一可控开关的第一端与待检测电容模块的第一端连接，所述第一可控开关的第二端分别与所述放电模块的第一端、所述电压比较器的第一输入端连接，所述待检测电容模块的第二端与所述放电模块的第二端均接地，所述基准电压模块的输出端与所述电压比较器的第二输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述基准电压模块用于输出预设电压，所述电压比较器用于在所述待检测电容模块放电至所述预设电压时输出放电完毕信号至所述处理模块；
6.所述处理模块的输出端与所述第一可控开关的控制端相连，所述处理模块用于在所述待检测电容模块的电源停止为所述待检测电容模块供电时控制所述第一可控开关闭合，记录当前时刻为第一时刻，在接收到所述放电完毕信号时，记录当前时刻为第二时刻，根据所述第一时刻与所述第二时刻计算得出放电时长，在所述放电时长小于预设放电时长时判定所述待检测电容模块异常，否则判定所述待检测电容模块正常。
7.优选的，所述基准电压模块包括降压模块和基准电压供电电源；所述降压模块的输入端与基准电压供电电源连接，所述降压模块的输出端作为所述基准电压模块的输出端与所述电压比较器的第二输入端连接，所述降压模块用于将所述基准电压供电电源的电压降压至所述预设电压输入至所述电压比较器。
8.优选的，所述降压模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与基准电
压供电电源连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，其连接的公共端作为所述基准电压模块的输出端，所述第二电阻的另一端接地。
9.优选的，所述处理模块包括定时器与处理器，所述定时器用于记录所述待测电容放电至所述预设电压所需的放电时长并在所述放电时长小于所述预设放电时长时发送电容异常信号至所述处理器，所述处理器用于在预设时间内接收到所述电容异常信号时判定所述待检测电容模块异常，否则，判定所述待检测电容模块正常。
10.优选的，还包括告警模块，所述告警模块与所述处理模块连接，用于在所述处理模块判定所述待检测电容模块异常后发出警告。
11.优选的，所述告警模块包括第二可控开关、发光二极管及限流电阻；所述第二可控开关的第一端与供电电源连接，所述第二可控开关的第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述限流电阻的一端连接，所述限流电阻的另一端接地，所述第二可控开关的控制端与所述处理模块连接，所述处理模块还用于在判定所述待检测电容模块异常后控制所述第二可控开关闭合。
12.优选的，还包括充电模块和第三可控开关，所述第三可控开关的第一端与所述充电模块连接，所述第三可控开关的第二端与所述待检测电容模块连接，所述第三可控开关的控制端与所述处理模块连接，所述处理模块还用于在判定所述待检测电容模块正常后控制所述第三可控开关闭合；
13.所述充电模块用于在所述第三可控开关闭合时为所述待检测电容模块充电。
14.优选的，所述放电模块为功率电阻。
15.优选的，还包括第四可控开关，所述第四可控开关的第一端与所述待检测电容模块的电源连接，所述第四可控开关的第二端与所述待检测电容模块连接，所述第四可控开关的控制端与所述处理模块连接，所述处理模块还用于在接收到电容检测信号后控制所述第四可控开关断开。
16.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种服务器，包括待检测电容模块，还包括如上述所述的电容异常检测装置。
17.本发明提供了一种电容异常检测装置及服务器，电容异常检测装置包括第一可控开关、放电模块、电压比较器、基准电压模块及处理模块，在待检测电容模块的电源停止为待检测电容模块供电时，处理模块控制第一可控开关闭合，然后通过记录待检测电容模块从正常工作电压放电至预设电压所需要的放电时长，并与待检测电容模块正常状态下从正常工作电压放电至预设电压所需要的预设放电时长进行比较，当放电时长小于预设放电时长时，判定待检测电容模块已经出现异常，当放电时长大于等于预设放电时长时，判定待检测电容模块为正常状态。通过这种方法，可以检测到待检测电容模块的状态是否异常并提前做出相应的措施，减小了因为电容异常而导致的电路功能故障的可能，减小了用户的损失，提高了电容所在电路的工作可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
19.图1为本发明提供的一种电容异常检测装置的结构示意图；
20.图2为本发明提供的另一种电容异常检测装置的结构示意图；
21.图3为本发明提供的一种基准电压模块的结构示意图；
22.图4为本发明提供的一种电容充放电曲线示意图；
23.图5为本发明提供的一种告警模块的结构示意图。
具体实施方式
24.本发明的核心是提供一种电容异常检测装置及服务器，可以检测到待检测电容模块的状态是否异常并提前做出相应的措施，减小了因为电容异常而导致的电路功能故障的可能，减小了用户的损失，提高了电容所在电路的工作可靠性。
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
26.请参照图1，图1本发明提供的一种电容异常检测装置的结构示意图，包括包括第一可控开关1、放电模块2、电压比较器3、基准电压模块4及处理模块5；
27.第一可控开关1的第一端与待检测电容模块的第一端连接，第一可控开关1的第二端分别与放电模块2的第一端、电压比较器3的第一输入端连接，待检测电容模块的第二端与放电模块2的第二端均接地，基准电压模块4的输出端与电压比较器3的第二输入端连接，电压比较器3的输出端与处理模块5的输入端连接，基准电压模块4用于输出预设电压，电压比较器3用于在待检测电容模块放电至预设电压时输出放电完毕信号至处理模块5；
28.处理模块5的输出端与第一可控开关1的控制端相连，处理模块5用于在待检测电容模块的电源停止为待检测电容模块供电时控制第一可控开关1闭合，记录当前时刻为第一时刻，在接收到放电完毕信号时，记录当前时刻为第二时刻，根据第一时刻与第二时刻计算得出放电时长，在放电时长小于预设放电时长时判定待检测电容模块异常，否则判定待检测电容模块正常。
29.现有技术中，电容随着使用时间的增加，反复充放电后都会导致电容的老化，最终导致电容出现异常，从而导致电容所在的电路内发生功能故障，目前并没有一种技术可以在电容从正常到异常再到失效的过程对电容模块进行检测，只能在电容失效之后才可以检测，降低了电容所在电路的工作可靠性。
30.为解决该问题，本实施例中，考虑到电容在老化过程中，电容的特性参数会变差，例如电容有效容量变低、等效内阻变大、漏电流与自放电电流变大等，这些都会导致电容的放电速度变快，即同样放电时间内，电容上的电压下降的更多。因此本方案通过测试电容放电至指定电压所需要的时间，来判断电容的特性参数是否变差，并以此判断电容是否出现异常。
31.具体的，在待检测电容模块的电源停止为待检测电容模块供电时，表明现在电路中并没有用到该待检测电容模块，即该待检测电容模块现在可以被检测，此时处理模块5控制第一可控开关1闭合并记录此时的时刻为第一时刻，这里的第一时刻即为电容放电起始
时刻，第一可控开关1闭合后，待检测电容模块即开始通过放电模块2放电。电压比较器3的两个输入端分别连接着待检测电阻模块与基准电压模块4，其中基准电压模块4用于输出我们提前预设好的预设电压至电压比较器3，当待检测电阻模块放电至预设电压时，电压比较器3就会输出放电完毕信号至处理模块5，处理模块5记录此时的时刻为第二时刻，这里的第二时刻即为电容放电结束时刻，处理模块5根据第一时刻与第二时刻即可计算得出待检测电容模块放电至预设电压所花费的放电时长是多少，当放电时长小于预设时长时，即说明待检测电容模块的放电速度过快，则可判定待检测电容模块异常，否则，说明待检测电容模块的放电速度正常，则判定待检测电容模块正常。
32.需要说明的是，这里的放电完毕信号具体指的是电压比较器3输出发生跳变后的电平信号，具体取决于电压比较器3同相输入端与反相输入端的具体接法，当基准电压模块4连接同相输入端，待检测电容模块连接反相输入端时，待检测电容模块的放电至预设电压的过程中，电压比较器3的输出会从高电平调变成低电平，即放电完毕信号为低电平信号，待检测电容模块的放电时长为电压比较器3输出高电平的时间；当基准电压模块4连接反相输入端，待检测电容模块连接正相输入时，待检测电容模块的放电至预设电压的过程中，电压比较器3的输出会从低电平调变成高电平，即放电完毕信号为高电平信号，待检测电容模块的放电时长为电压比较器3输出低电平的时间；这两种接法都可以实现本方案的功能，本发明在此不做特别的限定。
33.还需要注意的是，这里的待检测电容模块可以是单独电容，也可以是由多个电容串联或并联组成的电容组，本发明在此不做特别的限定。
34.综上，本发明提供的一种电容异常检测装置，包括第一可控开关1、放电模块2、电压比较器3、基准电压模块4及处理模块5，在待检测电容模块的电源停止为待检测电容模块供电时，处理模块5控制第一可控开关1闭合，然后通过记录待检测电容模块从正常工作电压放电至预设电压所需要的放电时长，并与待检测电容模块正常状态下从正常工作电压放电至预设电压所需要的预设放电时长进行比较，当放电时长小于预设放电时长时，判定待检测电容模块已经出现异常，当放电时长大于等于预设放电时长时，判定待检测电容模块为正常状态。通过这种方法，可以检测到待检测电容模块的状态是否异常并提前做出相应的措施，减小了因为电容异常而导致的电路功能故障的可能，减小了用户的损失，提高了电容所在电路的工作可靠性。
35.在上述实施例的基础上：
36.请参照图2，图2为本发明提供的另一种电容异常检测装置的结构示意图。
37.作为一种优选的实施例，基准电压模块4包括降压模块和基准电压供电电源；降压模块的输入端与基准电压供电电源连接，降压模块的输出端作为基准电压模块4的输出端与电压比较器3的第二输入端连接，降压模块用于将基准电压供电电源的电压降压至预设电压输入至电压比较器3。
38.本实施例中，基准电压模块4需要提供一个基准电压至电压比较器3，考虑到实际使用过程中，供电电源所提供的电压与我们提前预设的预设电压可能会存在有较大差异，因此本方案中，包括有降压模块，通过该降压模块，可以将基准电压供电电源的电压降压至我们预设的预设电压后输入到电压比较器3，同时通过改变降压模块也可以实现不同预设电压的调节，增加了方案的可行性。
39.请参照图3，图3为本发明提供的一种降压模块的结构示意图。
40.作为一种优选的实施例，降压模块包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的一端与基准电压供电电源连接，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2的一端连接，其连接的公共端作为基准电压模块4的输出端，第二电阻r2的另一端接地。
41.本实施例中，降压模块采用的是两个电阻并联的形式来完成对基准电压供电电源的电压的降压过程，同时通过改变两个电阻的阻值也可以实现不同预设电压的调节，增加了方案的可行性。
42.需要注意的是，考虑到基准电压供电电源的输出电压可能存在着不稳定的情况，因此本方案中还包括滤波电容c1，用于过滤杂波。
43.作为一种优选的实施例，处理模块5包括定时器与处理器，定时器用于记录待测电容放电至预设电压所需的放电时长并在放电时长小于预设放电时长时发送电容异常信号至处理器，处理器用于在预设时间内接收到电容异常信号时判定待检测电容模块异常，否则，判定待检测电容模块正常。
44.本实施例中，处理模块5包括定时器与处理器，当待检测电容模块的供电电源停止为待检测电容模块供电时，即检测开始时，处理器会控制第一可控开关闭合，同时控制定时器完成初始化并开始计时，定时器接收到电压比较器发送的放电完毕信号后结束计时，得到待检测电容模块放电至预设电压的放电时长，并与预设放电时间进行比较，当待检测电容模块放电至预设电压的放电时长小于预设放电时长时，定时器会发送电容异常信号给处理模块，处理器在预设时间内接收到电容异常信号时判定待检测电容模块异常，否则，判定待检测电容模块正常。
45.需要注意的是，这里设定的预设时间是考虑到整个装置的延时问题，增加了方案的可靠性。
46.还需要注意的是，这里的处理器可以是cpu、mcu、cpld或其他能完成处理功能的处理装置，本发明在此不做特别的限定。
47.请参照图4，图4为本发明提供的一种电容充放电曲线示意图。图中横坐标为放电时间t与电容的放电时间常数t的比值，纵坐标为电容的当前电压v与电容充满电时的电压vmax的比值，t＝rc，通常电容放电经过5t后电压就会接近于零，当我们把预设放电时长定为0.5t时，由电容正常放电过程曲线可得知，电容放电0.5t后电压应该为0.61vmax，因此我们将基准电压模块4提供的基准电压通过降压模块调节至0.61vcc后输入至电压比较器，然后将电容放电至0.61vcc的放电时长与0.5t进行比较即可得知电容的状态是否异常。
48.作为一种优选的实施例，还包括告警模块6，告警模块6与处理模块5连接，用于在处理模块5判定待检测电容模块异常后发出警告。
49.本实施例中，考虑到在判定待检测电容模块出现异常时，应该提示用户异常情况，因此本方案中还设置有与处理模块5连接的告警模块6，在处理模块5判定待检测电容模块异常后，处理模块5会通过告警模块对用户进行警告，以便用户提前更换出现异常的电容模块，减少电路故障的可能，提高了电路系统的可靠性。
50.需要注意的是，这里的告警模块6可以通过声音告警，也可以通过指示灯告警，也可以是其他能实现警告功能的告警方式，本发明在此不做特别的限定。
51.请参照图5，图5为本发明提供的一种告警模块6的结构示意图。
52.作为一种优选的实施例，告警模块6包括第二可控开关s2、发光二极管d1及限流电阻r3；第二可控开关s2的第一端与供电电源连接，第二可控开关s2的第二端与发光二极管d1的阳极连接，发光二极管d1的阴极与限流电阻r3的一端连接，限流电阻r3的另一端接地，第二可控开关s2的控制端与处理模块5连接，处理模块5还用于在判定待检测电容模块异常后控制第二可控开关s2闭合。
53.本实施例中，告警模块6采用的是发光二极管d1，当处理模块5判定待检测电容模块异常后，会控制第二可控开关s2闭合，发光二极管d1导通后即可发光实现告警功能，以便用户提前更换出现异常的电容模块，减少电路故障的可能，提高了电路系统的可靠性，且实现方式简单便捷。
54.作为一种优选的实施例，还包括充电模块和第三可控开关s3，第三可控开关s3的第一端与充电模块连接，第三可控开关s3的第二端与待检测电容模块连接，第三可控开关s3的控制端与处理模块5连接，处理模块5还用于在判定待检测电容模块正常后控制第三可控开关s3闭合；
55.充电模块用于在第三可控开关闭合时为待检测电容模块充电。
56.本实施例中，考虑到待检测电容模块在完成检测后还需要在原电路中正常工作，因此本方案还设置有充电模块，在处理模块判定待检测电容模块正常后，会控制第三可控开关闭合，第三可控开关闭合后，充电模块会给待检测电容模块进行充电，以使待检测电容模块上的电压回到正常工作状态下的电压，增加了方案的可靠性与可行性。
57.作为一种优选的实施例，放电模块2为功率电阻rd。
58.本实施例中，是用功率电阻rd作为放电模块2，功率电阻rd可以将电能转换成热能，达到为待检测电容模块放电的目的，且功率电阻rd的结构简单，便于安装，实用性强，整个放电过程自动化程度高，提高了方案的可行性与可靠性。
59.作为一种优选的实施例，还包括第四可控开关s4，第四可控开关s4的第一端与待检测电容模块的电源连接，第四可控开关s4的第二端与待检测电容模块连接，第四可控开关s4的控制端与处理模块5连接，处理模块5还用于在接收到电容检测信号后控制第四可控开关s4断开。
60.本实施例中，考虑到处理模块5需要在待检测电容模块的电源停止为待检测电容模块供电后开始控制第一可控开关1闭合，因此还设置了在待检测电容模块的电源与待检测电容模块之间的第四可控开关s4，当处理模块5接收到电容检测信号后，就会控制第四可控开关s4闭合，以使待检测电容模块的电源停止给待检测电容模块供电，随后进行待检测电容模块的检测过程，整个过程自动完成，增加了方案的自动化程度，增加了方案的可行性。
61.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种服务器，包括待检测电容模块，还包括上述的电容异常检测装置。
62.对于本发明提供的一种服务器的介绍请参照上述装置实施例，本发明在此不再赘述。
63.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意
在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。