CN103630801A - 具有正负极性电压输出的耐压测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有正负极性电压输出的耐压测试装置，可选择性地输出正、负极电压以对一电子装置进行测试。该耐压测试装置包含信号产生模块、输出端以及电性连接于两者间的切换模块，其中切换模块包含有第一开关以及第二开关。信号产生模块可产生一高压信号至切换模块，且输出端电性连接于待测物。藉第一开关与第二开关导通或开路，切换模块可将所接收到的高压信号输出为直流负电压、直流负电压或交流电压并传送至输出端。

Description

具有正负极性电压输出的耐压测试装置

技术领域

本发明是关于一种耐压测试装置，并且特别地，关于一种具可输出直流正极性电压、直流负极性电压以及交流电压以测试电子装置的耐压测试装置。

背景技术

于科技发达的今日，小至个人生活大至国际社会，电子装置均无所不在。由于电子装置是如此广泛地应用于各种领域中，因此确保其安全运作乃是相当重要的课题。不论是电子装置(例如电热器、吹风机等)或是电子零件(例如光耦合器、电容器、太阳能板等)，于生产后或是贩售之前皆须通过一连串的安规测试以确认其是否符合安全规格。若电子产品未通过上述安规测试即被使用，可能会因突发性的电压不稳定导致产品损毁，更甚者，可能危及使用者的人身安全。

上述安规测试包含耐电压测试以及绝缘测试。于耐电压测试时，测试装置会输出高压测试电压至待测电子零件或产品，以测试其是否能符合安全规格的耐电压条件。接着，测试装置输出较低的绝缘测试电压至待测电子零件或产品以测试其绝缘值。

部分的电子零件或产品，例如陶瓷电容器或是太阳能板，在高压测试后本身会产生剩余电压(remained voltage)，而剩余电压的电压大小与高压测试时所输入的高压测试电压大小呈等比例的关系。接着进行的绝缘测试由于是以较小的电压来进行，因此可能受到剩余电压的影响导致测试误差过大。

请参阅图1，图1是绘示现有技术中电子装置进行高压测试以及绝缘测试时的电压变化的示意图。如图1所示，纵轴为测试时的电压(V)且横轴为测试时间(T)。曲线L1是电子装置进行高压测试所输入的电压，例如其最高电压达到6600伏特，而曲线L2则为高压测试后电子装置所产生的剩余电压，例如其最高剩余电压约为1000伏特。曲线L3是电子装置进行绝缘测试所输入的电压，例如其最高电压为500伏特。由图1可看出，绝缘测试时所输入的电压于部分周期小于剩余电压，而于此部分周期中，绝缘测试将呈现无意义的负电流方向。换言之，高压测试所产生的剩余电压将会严重影响绝缘测试的精确度。

要避免上述剩余电压的问题，可于剩余电压消失后再进行绝缘测试，但此种方法会增加整体的测试时间。此外，也可于绝缘测试时对待测物输入相反极性的电压信号来避免剩余电压问题。请参阅图2，图2是绘示电子装置进行高压测试以及绝缘测试时输入不同极性电压的电压变化的示意图。如图2所示，若高压测试输入正电压而绝缘测试输入负电压时，由于曲线L2’所代表的剩余电压与曲线L3’所代表的绝缘测试电压极性相反，因此可避免无意义的负电流方向而影响绝缘测试的准确度。此外，于安规测试时，若电子零件或产品等待测物的旁路电容过大时，将无法使用交流耐压测试而必须使用直流耐压测试，故待测物于此状况下仅接收直流正电压的安规测试。然而，待测物可能于负电压测试时具有不同测试结果，因此仅以直流正电压输入无法确实模拟负电压与交流电压状态。

现有技术中是以独立的电路来分别进行上述不同极性的高压与绝缘测试，然而独立的电路不仅使整个装置架构复杂度提高，同时也提高了测试装置的成本。另一方面，现有技术中也提供以扫描方式进行正负极切换，此种方式于切换正负极测试时将会交换原本的输入端及接地端。举例来说，于正电压测试时，电子装置的测试端接收来自测试装置的正电压而外壳接地；于负电压测试时，电子装置的外壳接收来自测试装置的正电压而测试端则接地，换言之，电子装置的测试端相对于接地端而言为负电压输入。然而，此种负电压测试极可能因为操作人员误触电子装置的外壳而受到高压电击，进而危害其人身安全。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一种具有正负极性电压输出的耐压测试装置，以解决现有技术的问题。

根据一具体实施例，本发明的具有正负极性电压输出的耐压测试装置包含信号产生模块、输出端以及切换模块，其中，切换模块电性连接于信号产生模块以及输出端之间。信号产生模块可用来产生高压信号至切换模块，输出端则可电性连接至待测物。切换模块包含第一开关或第二开关，并根据第一开关与第二开关的配合可将所接收到的高压信号输出为直流正电压、直流负电压或是交流电压后传送至输出端，以对待测物进行测试。

于本具体实施例中，当第一开关导通且第二开关开路时，切换模块可将高压信号输出为直流负电压并传送至输出端；当第一开关开路且第二开关导通时，切换模块可将高压信号输出为直流正电压并传送至该输出端；并且，当第一开关与第二开关同时导通时，切换模块可将高压信号输出为交流电压并传送至输出端。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是绘示现有技术中电子装置进行高压测试以及绝缘测试时的电压变化的示意图。

图2是绘示电子装置进行高压测试以及绝缘测试时输入不同极性电压的电压变化的示意图。

图3是绘示根据本发明的另一具体实施例的具有正负极性电压输出的耐压测试装置的示意图。

图4是绘示根据本发明的另一具体实施例的具有正负极性电压输出的耐压测试装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

L1、L2、L3、L1’、L2’、L3’：曲线；

1、2：具有正负极性电压输出的耐压测试装置；

10、20：信号产生模块；12、22：切换模块；

14、24：输出端；16、26：控制模块；

100、200：正弦波产生器；102、202：功率放大器；

104、204：高压变压器；120、220：第一开关；

122、222：第二开关；124、224：第一二极管；

126、226：第二二极管；128、228：第三开关；

140、240：接地端；160、260：控制单元；

162、262：第一转换单元；164、264：第二转换单元；

180、280：分流电路；182、282：分压电路。

具体实施方式

请参阅图3，图3是绘示根据本发明的另一具体实施例的具有正负极性电压输出的耐压测试装置1的示意图。如图1所示，耐压测试装置1包含信号产生模块10、电性连接于信号产生模块10的切换模块12、以及电性连接于切换模块12的输出端14。此外，耐压测试装置1还可包含电性连接于信号产生模块10及切换模块12的控制模块16，用来控制信号产生模块10及切换模块12运作。输出端14用以电性连接至一待测物的第一端，而待测物的第二端则电性连接到耐压测试装置1的接地端140，其中，待测物的第一端是测试端。此待测物可为需进行高压测试以及绝缘测试的电子零件或产品，例如电热器、吹风机、光耦合器、电容器或太阳能板等。

于本具体实施例中，切换模块12包含第一开关120、第二开关122、第一二极管124以及第二二极管126。第一二极管124的正极电性连接于信号产生模块10，而第二二极管126的负极电性连接于第一二极管124的负极且第二二极管126的正极电性连接于输出端14。第一开关120并联连接于第一二极管124，第二开关122并联连接于第二二极管126。切换模块12还包含有第三开关128电性连接于输出端14，第三开关128同样受控于控制模块16而导通或开路，且第三开关128与信号产生模块10间以一RC滤波电路串联。

控制模块16可控制信号产生模块10产生高压信号，而此高压信号可传送至切换模块12，其中，高压信号是交流的高压信号。接着，控制模块16可控制第一开关120以及第二开关122开路或导通。当控制模块16控制第一开关120导通且第二开关122开路时，此时第三开关128也导通，使得输出端16电性连接RC滤波电路，以对高压信号进行滤波，高压信号经过第二二极管126及RC滤波电路转换为直流的负电压信号后传送至输出端14，并且通过输出端14可提供此直流负电压至待测物的第一端(测试端)来进行测试。相对地，当控制模块16控制第一开关120开路且第二开关122导通时，此时第三开关128也导通，使得输出端16电性连接RC滤波电路，以对高压信号进行滤波，高压信号经过第一二极管124及RC滤波电路转换为直流的正电压信号传送至输出端14，并且通过输出端14可提供此直流正电压至待测物的第一端(测试端)来进行测试。

当第一开关120及第二开关122导通且第三开关128开路时，高压信号经过第一开关120以及第二开关122而传送至输出端14，并且通过输出端14可提供此交流的高压信号至待测物的第一端(测试端)来进行测试。如上所述，通过控制第一开关120、第二开关122以及第三开关128，能将信号产生模块10所产生的高压信号以直流正电压、直流负电压以及交流电压的形式直接输出至待测物的测试端。

请再参阅图3，如图3所示，耐压测试装置1进一步包含分流电路180以及分压电路182，其中，分流电路180可电性连接于上述待测物的第二端(接地端140)，分压电路282则可电性连接于待测物的第一端(输出端14)与第二端(接地端140)之间。分流电路180与分压电路182分别用来检测待测物的电流以及电压，并据以产生反馈电流的模拟信号及反馈电压的模拟信号。分流电路180以及分压电路182可分别电性连接控制模块16，以将上述反馈电流及电压的模拟传送至控制模块16供进行测试计算。

于本具体实施例中，控制模块16可进一步包含控制单元160、第一转换单元162以及第二转换单元164，其中，第一转换单元162电性连接于控制单元160与信号产生模块10，第二转换单元164则分别电性连接于控制单元160及分流电路180以及分压电路182。控制单元160可产生输出控制的数字信号至第一转换单元162，接着，第一转换单元162能将此输出控制的数字信号转换成输出控制的模拟信号后传送至信号产生模块10，信号产生模块10则可根据此输出控制的模拟信号产生高压信号。另一方面，上述分流电路180以及分压电路182所产生的反馈电流及电压的模拟信号，可经由第二转换单元164分别转换成反馈电流及电压的数字信号后再回传至控制单元160，使控制单元160能根据反馈电流及电压的数字信号进行测试计算。此外，切换模块12的各开关同样受到控制模块10中的控制单元100控制。举例而言，若一操作者欲以直流正电压对待测物进行测试，可下操作指令至控制单元100，控制单元100则根据操作指令控制第一开关120开路、第二开关122及第三开关128导通。更甚者，控制单元100可藉控制逻辑程序对切换模块12进行控制，以达到自动可变电压测试的效果。

信号产生模块10能接收控制模块16的控制来产生高压信号，其详细说明如下所述。于本具体实施例中，信号产生模块10进一步包含正弦波产生器100、功率放大器102以及高压变压器104。正弦波产生器100电性连接于控制模块16的第一转换单元162，以自第一转换单元162接收输出控制的模拟信号，并据以产生正弦波。功率放大器102电性连接于正弦波产生器100，其可根据正弦波产生器100所产生的正弦波产生驱动信号。高压变压器104电性连接于功率放大器102以及切换模块12，以自功率放大器102接收驱动信号，并将驱动信号转换为高压信号后输出至切换模块12。

请参阅图4，图4是绘示根据本发明的另一具体实施例的具有正负极性电压输出的耐压测试装置2的示意图。如图4所示，本具体实施例与上述具体实施例不同处，在于本具体实施例的切换模块22的第一二极管224的正极电性连接于输出端24，而第二二极管226的负极电性连接于输出端24。此外，切换模块22的第一开关220电性连接于信号产生模块20与第一二极管224的负极之间，第二开关222则电性连接于信号产生模块20与第二二极管226的正极之间。本具体实施例的耐压测试装置2的其它单元均与上述具体实施例的耐压测试装置1中的相对应单元大体上相同，故于此不再赘述。

于本具体实施例中，当控制模块26控制第一开关220导通、第二开关222开路且第三开关228导通时，信号产生模块20所产生的高压信号经过第一二极管224及RC滤波电路后转换为直流的负电压信号传送至输出端24。另一方面，当控制模块26控制第一开关220开路、第二开关222导通且第三开关228导通时，高压信号经过第二二极管226及RC滤波电路后转换为直流的正电压信号传送至输出端24。此外，当控制模块26控制第一开关220、第二开关222导通且第三开关228开路时，交流的高压信号经过第一开关220、第二开关222、第一二极管224以及第二二极管226而传送至输出端24。请注意，于另一具体实施例中，第一开关220也可设置于第一二极管224与输出端24之间，且第二开关222也可设置于第二二极管226与输出端24之间，同样可通过上一具体实施例的控制而输出直流正电压、直流负电压或交流电压至输出端24。

综上所述，本发明的耐压测试装置可通过切换模块对待测物的第一端(测试端)输入直流正电压、直流负电压或交流电压，故耐压测试装置能对待测物进行高压测试后直接以相反极性的测试电压进行绝缘测试，避免高压测试后产生的剩余电压影响绝缘测试的精确度。另一方面，相较于现有技术以扫描方式进行正负极切换的方法，由于本发明的耐压测试装置将待测物的第二端(接地端)维持于低电位，不会因为改变测试信号的极性使待测物的外壳带有高压电压，可避免操作者因误触高压外壳而遭受电击，进一步提供安全的测试环境。此外，本发明的耐压测试装置是以单一电路而非独立电路来提供直流正电压、直流负电压或交流电压，故于装置架构上精简不复杂，可降低测试装置的成本。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (9)

1.一种具有正负极性电压输出的耐压测试装置，包含：

一信号产生模块，用以产生一高压信号；

一输出端，用以电性连接一待测物的第一端，且该待测物的第二端电性连接于一接地端；以及

一切换模块，电性连接于该信号产生模块与该输出端之间，用以接收该高压信号以输出一直流正电压、一直流负电压或一交流电压，该切换模块包含一第一开关以及一第二开关；

其中，当该第一开关导通且该第二开关开路时，该切换模块将该直流负电压传送至该输出端，当该第一开关开路且该第二开关导通时，该切换模块将该直流正电压传送至该输出端，当该第一开关与该第二开关同时导通时，该切换模块将该交流电压传送至该输出端。

2.如权利要求1所述的耐压测试装置，其中该切换模块进一步包含：

一第一二极管，该第一二极管的正极电性连接于该信号产生模块；以及

一第二二极管，该第二二极管的负极电性连接于该第一二极管的负极，且该第二二极管的正极电性连接于该输出端；

其中，该第一开关并联连接于该第一二极管，该第二开关并联连接于该第二二极管。

3.如权利要求1所述的耐压测试装置，其中该切换模块进一步包含：

一第一二极管，该第一二极管的正极电性连接于该输出端；以及

一第二二极管，该第二二极管的负极电性连接于该输出端；

其中，该第一开关电性连接于该信号产生模块与该第一二极管的负极之间，该第二开关电性连接于该信号产生模块与该第二二极管的正极之间。

4.如权利要求1、2或3所述的耐压测试装置，其中该切换模块进一步包含：

一第三开关，电性连接于该输出端；以及

一滤波电路，电性连接于该第三开关与该信号产生模块之间；

其中，当该第一开关与该第二开关同时导通时，该第三开关开路。

5.如权利要求1所述的耐压测试装置，进一步包含：

一控制模块，电性连接于该信号产生模块以及该切换模块，该控制模块用以控制该切换模块，并产生一输出控制的模拟信号以驱动该信号产生模块，以及检测该待测物的电流或电压。

6.如权利要求5所述的耐压测试装置，其中该信号产生模块包含：

一正弦波产生器，电性连接于该控制模块，该正弦波产生器是根据该输出控制的模拟信号产生一正弦波；

一功率放大器，电性连接于该正弦波产生器，该功率放大器是根据该正弦波产生一驱动信号；以及

一高压变压器，电性连接于该功率放大器，该高压变压器是将该驱动信号转换为该高压信号。

7.如权利要求5所述的耐压测试装置，其中该控制模块包含：

一控制单元，用以产生一输出控制的数字信号；

一第一转换单元，电性连接于该控制单元，该第一转换单元用以将该输出控制的数字信号转换为该输出控制的模拟信号；以及

一第二转换单元，电性连接于该控制单元，该第二转换单元用以将一反馈电流的模拟信号转换为一反馈电流的数字信号，以及将一反馈电压的模拟信号转换为一反馈电压的数字信号；

其中，该控制单元是根据该反馈电流的数字信号或该反馈电压的数字信号进行测试计算。

8.如权利要求7所述的耐压测试装置，进一步包含：

一分流电路，电性连接于该待测物的第二端，该分流电路用以检测该待测物的电流以产生该反馈电流的模拟信号。

9.如权利要求7所述的耐压测试装置，进一步包含：

一分压电路，电性连接于该待测物的第一端与第二端之间，该分压电路用以检测该待测物的电压以产生该反馈电压的模拟信号。

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