一种接口电容器放电装置研究

一种接口电容器放电装置研究

刘成  张运坤  肖瑞权  张文辉

贵州航天计量测试技术研究所

摘要:随着我国电子科技技术快速发展，电子元器件产业也得到快速的发展，其中较为突出的便是电容器行业。在各个不同的电子行业里均可见到电容器的身影，尤其是在武器装备、空航天等领域使用。在这些主要行业使用电容器时，需先对电容器进行老炼试验，以剔除早期失效的电容器。电容器在进行老炼试验时，会对电容器进行充电，试验结束后需将携带电压的电容器进行电压释放完，才能对电容器进行测试，测试合格后才能交付使用。现有对电容器放电方式耗时耗力，而且放电过程中容易损坏试验板金手指。本文通过电容器电压释放原理进行分析，研制出适合用于现有电容器试验板专用接口放电装置，提高电容器放电工作效率

关键词：电容器、老炼试验、放电装置

引言

军用方面会用到各种各样电子元器件产品。军用整机产品对元器件的使用有严格要求[1]。在武器装备、航空航天等军用领域使用的电容器在装机前需进行老炼试验。老炼试验是将电容器装填到专用老炼试验板上在最高允许工作温度条件下施加规定电压并持续标准规定工作时间，以剔除早期失效的电容器，提高装机电容器的可靠性。电容器施加规定电压时会进行充电，老炼试验后电容器便携带有电压，需将电容器携带电压释放完全，才能安全测试合格后交付给使用者。

1、现有老炼试验板及放电方式

目前，本论文研究使用的老炼试验板，每块老炼试验板上共有40个工位，每个工位的正电源并联连接在一起，负电源则是独立的且和电容器试验工位一一对应，没有并联在一起。

当电容器在老炼试验台里通电试验完成后需对老炼试验板上的电容器进行放电，而试验台对试验完成后的电容器释放电压耗时特别长，可长达几个小时，对于大电压大容量的电容器还无法将电压释放完全，所以需通过人工采用简易放电装置对老炼后试验板上的电容器进行放电。

现有放电方式，在特定功率电阻（以下简称电阻）两个引出端焊接上带有导线的测试笔头的方式对电容器进行放电。将其中一个测试笔头放置在老炼试验板的电源正极金手指上，另一个测试笔头一一对应放置在老炼试验板的电源负极金手指上，以此对试验板上的电容器进行放电。当试验板上电容器的电容量和电压过大时，首先选用阻值大的电阻先释放一部分电压，在依次更换阻值小的电阻进行放电，才能将试验板上电容器携带的电压释放完全，而且放电时测试笔头和金手指刚接触时电容器瞬间放电容易起火花将老炼试验板金手指伤坏。如果将测试笔头直接放在电容器引出端，容易烧毁电容器引出端。

2、放电装置分析研究

分析电容器试验台对电容器老炼试验原理及试验台对试验板接触原理,选择一个和电容器老炼试验板金手指工位对应的接口，将接口所有负电源端并联焊接在一起。选择不同的电阻并将其中一端并联焊接在一起，与接口负电源连接在一起。选择一个无限循环旋转关开关（以下简称开关），开关留有一个空挡的情况下将每个电阻的另一端与开关每一个输出端焊接，并且按照电阻阻值从大到小依次焊接。将无线循环开关的输入端与接口电源正极连接，以此来形成一个带有开关的回路。再选择一个电压表，并联在试验板接口正负极上，当对试验板电容器释放电压时可以观察电容器电压释放情况。

以这种放电装置放电时，首先将开关旋转到空挡上，再将接口插入电容器老炼试验板，老炼试验板上的电容器不会瞬间放电，试验板与接口接触瞬间不会产生火花，不会烧毁试验板金手指。然后旋转开关，从最大阻值挡依次旋转到最小阻值挡。旋转开关同时，观察电压表电压变化，观察电压是否为零，以此确定电容器电压是否释放完。通过这种方法解决了金手指起火花和重复更换不同的电阻的弊端，也可以知道电容器电压是否释放完。

2.1明确放电装置制作要求

制作放电装置方案，根据电容器电压情况确定电阻个数，电阻值大小；确定无线循环旋转开关通道数；确定老炼试验板专用接口；确定放电电路图并制作电路板；制作一个可收纳焊接有电阻的电路板的壳体，规范工装夹具。

2.2选择电阻

根据电容器充电后所携带的电压对电阻选择。共选择了10个功率型电阻，如表1所示。

表1 电阻选择表

2.3选择开关、电容器老炼试验板专用接口及指针式电压表

根据设计电路图选择1个有八挡的无线循环开关，采购电容器试验板专用接口。

在电容器老炼试验中，电容器使用电压为直流电压[2]，电容器最高试验电压可达到2000V，需选择一个量程至少为2000V的直流电压表。在放电过程中，电压变化比较快，数显电压表不能快速显示电容器电压，而指针式电压表有非常高的灵敏度，可以快速显示电压变化情况，故需采用指针式直流电压表。

3 焊接组装放电装置

将电阻器、开关、电容器老炼试验板专用接口及指针式电压表按照电路图焊接在电路板上并安装到壳体里。

4放电装置效果检验

使用万用表电阻档，将万用表测试笔分别放在电容器老炼试验板的正负极上，首先将开关置于0挡，也就是空挡上，此时放电回路处于开路状态，电阻应无穷大，然后依次旋转无限循环开关，依次从1挡旋转到7挡，最终在回到0挡上，确定各个回路满足设计图。

使用该装置对装在试验板上充过电的电容器（试验样品）进行放电试验，以电压为200V,电容量为1000µF为例[2]。试验结果是：在放电过程中金手指和接口接触点没有发生起火花现象。将开关匀速缓慢的从0挡旋转到7挡再旋转到0挡便可将装满电容器的试验板所有带电电容器电压释放完毕，整个过程放电耗时不超过1分钟。如表2所示，使用新放电装置前后5名操作员对一块电容器老炼试验板放电时间统计表。

表2使用新放电装置前后5名操作员对每块电容器老炼试验板放电时间统计表

通过表2可以看出，使用新研制的电容器放电装置对试验板上的电容器对老炼试验板上的电容器进行放电，大大提高了电容器的放电速率。

5结语

使用新研制的电容器放电装置对试验板上的电容器对老炼试验板上的电容器进行放电，将单块放电耗时由11.4分钟缩短到0.98分钟以内，放电过程中不会对试验板金手指造成损伤，不会导致金手指起火花，更不会电容器造成机械损伤。因此，研发的电容器放电装置无安全隐患，电容器放电质量得到更好保证，操作方便，大幅提升了对老炼试验板上电容器放电工作速率，大大提高了工作效率。

参考文献

[1]GJB 3404—1998．电子元器件选用管理指南[S]．

[2]多层瓷介电容器产品手册，2020，北京元六鸿远电子科技股份有限公司。

[3]钽电解电容器产品手册，2020，中国振华新云电子器件有限责任公司。