专利名称：耐压仪击穿电流测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及耐压仪上的击穿电流测试装置，属电子测量技术领域。
目前的耐压测试仪击穿电流测试装置原理图如
图1所示，击穿电流i经取样电阻R1，在R1两端“1”和“2”间形成电压Ui，Ui经过整流桥D和阻容滤波电路(R3+R4)C作用后，变换为与击穿电流i成比例的直流电压Uo。Uo＝Ki，调整R4的阻值，可改变比例系数K的大小。为了提高测量小电流时的灵敏度，有些击穿电流测试装置在滤波电路后，加入电压放大器IC，如图2所示。上述击穿电流测试装置高电压采样因与低电压测量回路是没有隔离的，试品一旦被击穿，在R1两端“1”和“2”之间电压Ui较高，极易损坏低电压测量回路的电子元件；另一方面，由于整流桥D二极管是非线性元件，其输入与输出之间是非线性关系，特别是对于较低电平的信号，二极管的非线性影响是无法克服的。
本实用新型的目的是提供一种用于耐压仪上的击穿电流测试装置，其采样回路加入电流互感器，把高电压回路与低电压测量回路有效地进行隔离，使测量回路的电子元器件不易损坏，交直流变换电路采用精密全波整流滤波电路，消除整流二极管导通管压降影响，提高测量装置的线性度，减少测量误差。
本实用新型包括击穿电流变送电路组件(1)和精密全波整流滤波电路组件(2)。击穿电流变送电路组件(1)包括电流互感器TA、限流电阻(R1)、压敏电阻(RV)。连接方法如图3所示。电流互感器TA原边线圈的“2”端与限流电阻R1的“4”端相连。压敏电阻RV一端接于电流互感器TA原边线圈的“1”端点上，另一端接于限流电阻R1的“3”端，电流互感器TA原边线圈“1”还与耐压仪高电压输出低端相连接，限流电阻R1的“3”端又同时连接于耐压仪击穿电流保护电阻R2的“7”端。电流互感器TA副边线圈的一端“5”是与量程转换电阻R4、R5及电位器RP1公共点“a”点相连接，并把与击穿电流i1成比例的电流i2送到精密全波整流滤波电路，另一端“6”接于精密全波整流滤波电路(2)模拟地上。这样一种变送电路的优点是由于加入电流互感器，把高电压采样回路与低电压测量回路隔离，限流电阻R1和压敏电阻RV起保护电流互感器TA的作用，因为在试品一旦被击穿，虽然高电压回路有击穿电流保护电阻R2，但瞬间仍有几安培电流流过电流互感器TA初级线圈，多次击穿后，容易使电流互感器TA初级线圈受到损坏，而且会使初次级电流变换准确度受到一定的影响，造成测量误差。在击穿电流变送电路组件(1)中加入限流电阻R1和压敏电阻RV。R1取值为100Ω，压敏电阻RV钳位27V。压敏电阻RV两端超过27V时，电流经压敏电阻RV旁路。因此流经电流互感器TA初级线圈的电流限制在220mA以下。电流互感器TA初级线圈不会被损坏，性能也不会受影响。同时由于压敏电阻RV的电平钳位作用，能有效地抑制瞬变尖峰干扰。
本实用新型精密全波整流滤波电路组件(2)包括量程转换电阻(R4、R5)、并联电位器(RP1)、量程转换开关(S1)、电阻(R6、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16)、调零电位器(RP2)、衰减电位器(RP3)、耦合电容(C1、C2)、滤波电容(C3)、整流二极管(D3、D4)、集成电路(IC1、IC2、IC3、IC4)。它们与组件(1)一起装在一块电路板上，量程转换电阻(R4、R5)、并联电位器RP1的公共点“a”与击穿电流变送电路组件(1)的电流互感器的TA副边“5”端相连接，模拟地接于电流互感器TA副边“6”端上。公共点“a”还通过耦合电容C1与电压跟随器的输入端电阻R6相连，电压跟随器IC1的输出端“6”通过耦合电容C2接于以IC2、IC3为主组成的全波整流滤波电路输入端电阻R11“b”点上，全波整流滤波电路的一只二极管D3负极接在IC2的“2”脚，正极接IC2的“6”脚。另一只二极管D4负极接在IC2的“6”脚，正极接电阻R12的“c”点。全波整流电路的滤波电容C3接于IC3的“2”脚和“6”脚之间，调零电位器RP2接于IC3的“1”脚和“8”脚之间，RP2的中点“d”(可动点)接在+12V电源上，IC3的输出端“6”接于电压跟随器的IC4的输入电阻R16“e”上。电压跟随器的IC4的输出端“6”脚接在衰减电位器RP3的一端上，RP3的中心点接于四位半数字面板表的输入端IN+。由集成电路IC2、IC3，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，调零电位器RP2，整流二极管D3、D4，滤波电容C3组成的全波整流滤波电路的优点是利用反馈运算放大器能够减小运算放大器内部非线性畸变的特点。把二极管用上述方法接到反馈回路中，使二极管非线性化在很大程度上被线性化，而其单向传输性仍被保留下来，从而获得线性整流特性，即使在击穿电流为0.5mA以下的信号，仍然获得较高的测量准确度，完全适用于国家标准GB4706.1-98第16条规定的在非工作状态下泄漏电流测量的需要。精密全波整流滤波电路组件(2)中的集成电路IC1和IC4构成两个电压跟随器，分别接于IC3、IC4构成的全波整流滤波电路的输入端和输出端，它们的作用是实现阻抗变换，提高输入阻抗，降低输出阻抗，减小因输入阻抗和输出阻抗对IC3、IC4为主构成的全波整流滤波电路输入端和输出端的影响，进一步提高全波整流滤波电路的线性度。
本实用新型的优点是1、线性度好、准确度高，在较低电平信号下仍然获得较高的测量精度；2、能用于测量非工作状态下泄漏电流，使耐压仪实现一机两用；3、可靠性高，高电压采样回路与低电压测量回路隔离，电子元器件不易损坏；4、抗干扰能力强，能有效抑制瞬变尖峰干扰；5、可用于制造性能优良、实用、可靠的带电流显示耐压仪。
图1、图2是目前耐压仪采用的击穿电流检测装置原理图；图3是本实用新型击穿电流变送电路图；图4是本实用新型精密全波整流滤波电路；图5是本实用新型击穿电流变送电路组件及精密全波整流滤波电路组件位置布置图，图5中1是击穿电流变送电路组件位置布置图，2是精密全波整流电路布置位置图；图6是击穿电流变送电路组件元件布置图，图6中1是电流互感器TA，2是限流电阻R1、100Ω，3是压敏电阻RV；图7是精密全波整流滤波电路组件元件布置图，图7中1是电阻R4、1.2KΩ，2是电阻R5、150Ω，3是耦合电容C1、100μF，4是电阻R6、4.7KΩ，5是耦合电容C2、1μF，6是IC1、OP07，7是R9、20KΩ，8是R11、20KΩ，9是IC2、OP07，10是R10、20KΩ，11是R13、12KΩ，12是D3、IN4007，13是D4、IN4007，14是IC3、OP07，15是电阻R12、10KΩ，16是电阻R15、6.2KΩ，17是电阻R14、20KΩ，18是滤波电容C3、1μF，19是R16、4.7KΩ，20是IC4、OP07，21是电位器RP1、1KΩ，22是电位器RP2、10KΩ，23是电位器RP3、2KΩ。
下面结合图3至图7描述本实用新型优选实施例参照图3电流互感器TA的原边线圈的“1”端是与耐压仪高电压输出低端连接，试品击穿电流i1流过电流互感器TA原边线圈，例如试品击穿电流约大于220mA时，压敏电阻两端电阻超过27V，压敏电阻会被击穿，电流被旁路，因而可以限制电流互感器TA原边线圈电流，起到保护电流互感器的作用，电流互感器原副边线圈是隔离的，试品击穿电流i1经电流互感器原边流经高电压回路，而副边耦合电流i2流经精密全波整滤波电路的采样回路，因此高电压采样回路和低电压测量回路是隔离的，低电压测量回路元器件不易受高电压影响而致损坏，同时由于压敏电阻RV的电平钳位作用，有效地抑制测量时由于各种原因产生的尖峰干扰。
精密全波整流滤波电路参照图4，电流互感器TA副边线圈的“5”端连接精密全波整流滤波电路量程转换电阻R4、R5，电位器RP1的公共点“a”点，配合量程转换开关“S1”，使得“a”点与模拟地之间电压的击穿电流在0～20mA时最大为2V，20～100mA时最大为1V；IC1连接成电压跟随器，起阻抗变换作用，目的是提高输入阻抗，降低输出阻抗，减小对后面精密全波整流滤波电路的影响；集成电路IC2、IC3，二极管D3、D4，电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，调零电位器RP2，滤波电容C3组成精密全波整流滤波电路，二极管D3正极和二极管D4负极相连并连接IC2的输出“6”脚，二极管D3的负极接于IC2的负输入端“2”脚，二极管D4正极一路经电阻R10反馈至IC2负输入端，另一路经电阻R12进入IC3负输入端，由于反馈运算放大器能够大大减小运算放大器内部的非线性畸变，二极管的非线性特征将在很大程度上被线性化，而单向传输特性仍将保留下来，从而得到线性整流特性。滤波电容C3接在IC3的负输入端“2”脚和输出端“6”脚上，其作用是平滑滤波，如果不加入C3，在IC3输出端“6”脚的波形是脉动直流，加入C3后则变为平滑直流。集成电路IC4接成电压跟随器，目的是实现阻抗变换，进一步提高测量准确度，本实用新型线性度准确度高，很容易获得优于±0.5％的测量精度。
本实用新型按照图3、图4电路设计。电路元器件布置参照图5、图6、图7。击穿电路变送电路组件(1)和精密全波整流滤波电路组件(2)共同装在一块电路板上。击穿电路变送电路组件(1)的电流互感器TA副边“5”端是与精密全波整流滤波电路的量程转换电阻R4、R5，电位器RP1的公共点“a”连接在一起，电流互感器TA副边另一端“6”与精密全波整流滤波电路的模拟地相连。
权利要求1.一种用于耐压仪上的击穿电流测试装置，它由击穿电流变送电路组件(1)和精密全波整流滤波电路组件(2)组成，击穿电流变送电路组件(1)包括电流互感器TA、限流电阻(R1)、压敏电阻(RV)，其特征是电流互感器TA原边线圈的“2”端与限流电阻R1的“4”端相连，压敏电阻RV一端接于电流互感器TA原边线圈的“1”端点上，另一端接于限流电阻R1的“3”端，电流互感器TA原边线圈“1”还与耐压仪高电压输出低端相连接，限流电阻R1的“3”端又同时连接于耐压仪击穿电流保护电阻R2的“7”端，电流互感器TA副边的一端“5”是与量程转换电阻R4、R5，电位器RP1公共端“a”点相连接，另一端“6”接于精密全波整流滤波电路模拟地上。
2.根据权利要求1所述的测试装置其特征在于精密全波整流滤波电路组件(2)包括量程转换电阻(R4、R5)、并联电位器(RP1)、量程转换开关(S1)、电阻(R6、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16)、调零电位器(RP2)、衰减电位器(RP3)、耦合电容(C1、C2)、滤波电容(C3)、整流二极管(D3、D4)、集成电路(IC1、IC2、IC3、IC4)，它们与组件(1)一起装在一块电路板上，量程转换电阻(R4、R5)、并联电位器RP1的公共点“a”与击穿电流变送电路组件(1)的电流互感器的TA副边“5”端相连接，模拟地接于电流互感器TA副边“6”端上，公共点“a”还通过耦合电容C1连接电压跟随器的输入端R6处，电压跟随器的IC1的输出端“6”脚通过耦合电容C2接于IC2、IC3组成的全波整流电路输入端电阻R11“b”点上，全波整流电路的一只二极管D3负极接在IC2的“2”脚，正极接“6”脚，另一只二极管D4负极接IC2的“6”脚，正极接电阻R12的“c”点，全波整流电路的滤波电容接于IC3的“2”脚和“6”脚之间，调零电位器RP2接于IC3的“1”脚和“8”脚之间，RP2的中心点“d”(可动点)是接在+12V电源上，IC3的输出端6脚接于电压跟随器IC4的输入端电阻R16“e”上，电压跟随器的IC4的输出端“6”脚，接在衰减电位器RP3的一端上，RP3的中心点接于四位半数字面板表的输入端IN+。
专利摘要一种用于耐压仪上的击穿电流测试装置，属电子测试技术的领域。其特征是装置包括击穿电流变送电路组件和精密全波整流滤波电路组件等。击穿电流变送电路组件由电流互感器、限流电阻、压敏电阻组成；精密全波整流滤波电路组件由电阻、电位器、开关、电容、二极管、集成电路组成。该装置能把测量电路高达5KV的高电压回路和低电压回路有效地隔离，能准确地测量试品0.5mA以下的泄漏电流，满足GB4706.1－1998第16条试验的要求。
文档编号G01R31/12GK2522870SQ0125563
公开日2002年11月27日 申请日期2001年9月12日 优先权日2001年9月12日
发明者区耀祖, 黄华强 申请人:广州擎天实业有限公司电工分公司