一种铝电解电容寿命测试仪技术领域
本发明涉及电解电容技术领域，具体的是指一种铝电解电容的寿命测试仪。
背景技术
铝电解电容是一种非常常用的电子元器件，铝电解电容都有一定的工作寿命，且时间较长，在电容研发过程中，一项非常重要的参数是确定新品种的寿命，为了检验新样品的寿命，需要一套专门的设备来进行测试，为实验过程中的电容提供电源，模拟电容的工作过程。现有技术中没有为电容实验提供能量的电源。基于此，本发明提供一种解决上述问题的测试仪。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种铝电解电容寿命测试仪，本发明能够提供一种电压和电流可以调节的直流电源和一种电压和电流可以调节的交流电源，上述两种电源在实验时相互叠加用以模拟测试电容工作时情形，从而检测出测试电容的寿命。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明提出一种铝电解电容寿命测试仪，包括依次连接的工频交流源、整流环节、逆变环节、隔离变压器及测试电容，还包括直流升降压环节、控制板及直流交流检测环节，所述直流升降压环节连接于逆变环节，所述控制板分别连接于整流环节、直流升降压环节及直流交流检测环节，所述直流交流检测环节连接于测试电容。
进一步的，所述逆变环节和直流升降压环节共用一个六单元的IPM模块，所述TPM模块含有六IGBT单元并构成三个桥臂，其中两个桥臂实现逆变过程，另一个桥臂实现直流的升压与降压。
进一步的，所述控制板采用工业用数字信号处理器。
进一步的，所述直流交流检测环节包括直流电流检测环节、直流电压检测环节、交流电流检测环节及交流电压检测环节。
进一步的，所述直流电流检测环节采用霍尔电流传感器，直流电压检测环节采用电阻分压，交流电流检测环节采用电流互感器作为传感器，交流电压检测环节采用电压互感器作为传感器。
本发明的有益效果：
1.本发明通过在测试电容两端施加交流电源和直流电源，模拟出电容器的工作，实现了检测电容器工作寿命的目的，为电容器的设计与评估提供依据；
2.本发明所述的寿命测试仪采用数字信号处理器控制，稳定可靠，精度高。
附图说明
图1为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的结构示意图；
图2为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的控制板的示意图；
图3为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的整流环节的电路图；
图4为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的逆变环节的电路图；
图5为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的直流升降压环节的电路图；
图6为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的直流电源检测环节电路图；
图7为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的直流电压检测环节电路图；
图8为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的交流电流检测环节电路图；
图9为本发明一种铝电解电容寿命测试仪的交流电压检测环节电路图；
图10为测试电容连接原理图。
其中，1-工频交流源，2-整流环节，3-逆变环节，4-隔离变压器，5-测试电容，6-直流升降压环节，7-控制板，8-直流交流检测环节。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明提出一种铝电解电容寿命测试仪，包括依次连接的工频交流源1、整流环节2、逆变环节3、隔离变压器4及测试电容5，还包括直流升降压环节6、控制板7及直流交流检测环节8，所述直流升降压环节6连接于逆变环节3，所述控制板7分别连接于整流环节2、直流升降压环节6及直流交流检测环节8，所述直流交流检测环节8连接于测试电容5。
整流环节2把从工频交流源出来的功率交流电变为稳定的直流电，本发明所述的寿命测试仪以控制板7为控制核心，一方面控制板控制逆变环节3，把经过整流的直流电变为频率为设定值的交流电，交流电通过隔离变压器4进行隔离降压，另一方面控制板7同时控制直流升降压环节6实现对直流电压的升压和降压。经过控制后的交流电源和直流电源叠加后施加到测试电容5两端，从而模拟电容器的工作，达到寿命测试的目的。本寿命测试仪工作过程中，通过直流交流检测环节对电容端的电压和电流进行检测，实现闭环控制。
其中，上述控制板7采用工业用数字信号处理器进行控制，这种芯片工作速度高，能够完成定时，中断，模数转换，PWM波形产生，对外通信等的功能，并且IO引脚具有较强的驱动能力，耐温能力和抗干扰能力强，很适合工业用电源的控制。如图2所示，在本实施例中，选用采用数字信号处理器DSPIC30F2023芯片进行控制，本控制芯片功能强大，运算速度快，能够进行高速的信号采样，提供六路高分辨率的PWM波形，可以达到同时控制逆变环节和直流升降压的需求。
如图3所示，整流环节2把工频交流电转换为直流电，整流过程由二极管构成的桥堆完成，简单可靠，整流完成后由大容量电解电容进行滤波，获得稳定的直流电。
如图4所示，逆变环节3把稳定的直流电转变为频率可变，电压可调的交流电，采用SPWM方式实现，本方法需要四个IGBT构成两个桥臂，在PWM脉冲的作用下，产生脉宽变压的矩形波，通过电感和电容构成LC滤波电路进行滤波处理后，活动平滑的交流电。
如图5所示，直流升降压环节6把稳定的直流电转变为电压可调的直流电，本设计采用开关调压的方式实现，本方法需要两个IGBT构成一个桥臂，在PWM脉冲的作用下，产生脉宽变压的矩形波，通过变压器T1的隔离和电容及二极管构成的倍压电路，活动稳定的直流电。
在本实施例中，逆变环节3和直流升降压环节6共用一个六单元的IPM模块PM150CLA120，这个模块含有六个IGBT单元，构成三个桥臂，自带多种保护功能，能够提供工作时候的可靠性。三个桥臂中的两个实现直流到交流的逆变。实现方式如图4所示。图中一组互补SPWM脉冲施加在G1，G2上，另外一组互补SPWM脉冲施加在G3，G4上，桥臂的中间点S1，S3经过电感L2，L3和电容C14滤波后变为平滑的交流电。另外一个桥臂通过半桥电路实现对直流升压和降压的变换。变换电路如图5所示，图中使用了IPM模块的第三个桥臂，第三组推挽驱动脉冲施加在G5，G6上，桥臂的中间点S5和两个分压电容的中间分别施加到高频变压器的初级，次级经过倍压电路升压后获得直流电压。
此外，本设计中需要实现数字信号处理器驱动信号与IPM的隔离，设计中采用高速光耦A4504进行实现，同时IPM也需要反馈保护信号给数字信号处理器，反馈信号用光耦TLP521完成，电路如图4所示。
本发明的直流交流检测环节8是要完成对施加在测试电容两端的直流电源以及交流电源的检测。本发明需要检测直流电源的电压和电流以及交流电源的电压和电流。如图6所示，直流电流检测环节采用霍尔电流传感器实现，霍尔电流传感器能够实现被检测电流与检测信号的隔离，且随温度变化小，检测稳定的特点。本设计中的霍尔电流传感器采用单电源供电，需要采用运放对输出信号进行偏移处理；如图7所示，由于直流电压变化范围大，检测精度要求较高，所以直流电压检测环节采用电阻分压的方式实现，电阻分压精度高，反应快，受元件自身因素影响较小。
如图8所示，交流电流检测环节采用电流互感器作为传感器，交流电流传感器输出的为电流信号，通过采样电阻变为电压信号，为了能够被数字信号处理器识别和接收，通过标准的1.65V基准电压进行偏置；交流电压检测环节采用电压互感器作为传感器，交流电压传感器输出的为交流电压信号，为了能够被单片机识别和接收，通过标准的1.65V基准电压进行偏置，电路如图9所示。
测试电容5主要实现交流电源和直流电源的叠加及与电容器的连接，连接原理如图10所示，图中交流电源接隔离变压器的初级，隔离变压器的次级为带中间抽头的两个绕组线圈，两个绕组线圈的中间点相连，直流电源的正输出接变压器次级的中间抽头处，两个绕组的另外一端分别于两组电解电容的正极相连，两组电解电容的负极接到直流电压的负极。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。