以前测元件耐压都是用小电棒高压包加可调电源,现在电子元件玩多了用着不方便,最近抽空做了一个像样点的耐压测试仪,分享给需要的人。
一、原理部分
原理图
高压部分采用简单的交流倍压整流电路,无需调试即可使用,适合DIY。
分上臂和下臂,正负1000V,这样的好处是测量点电平接近0V,干扰小,单臂对地电压减半,降低了漏电流和功耗,也安全一些。
测量两端短路时,LED最亮,功耗最大,约0.3W,0.3mA,主要消耗在6个限流电阻上。
开路时,LED最暗,功耗约50mW,开路电压约2200V。
测量部分用成品20V 5135表头,字大看着舒服(TB新的14),1.1M内阻,当然其它小表头也是可以用的;
通过10*10M的1:100降压网络,再去除DP小数点焊点,就变成100M内阻,2000V表头了。
二、制作与组装
虚拟电路板
表头电源模块必须用隔离度高,纹波小的5V电源,要不有干扰,表头不归零。
外壳采用11.5*9cm的防水盒(TB几块钱,用签到红包几毛到手),
整机最大功耗小于1W。
内部安装图
因为我这个用的是V1.0版本PCB(设计为3000V搞复杂了,挡位切换等引入干扰大,废弃),1:100电阻网络和测试座是用洞洞板焊接的。
V1.1版本只需把焊好元件后把表头部分剪下来,安装到盒子上盖后即可。
注意1:100电阻网络要用硅胶密封,避免环境干扰。
打孔之类主要是体力劳动,不赘述了
侧面安装电源插座和开关。
盒子底部4个点打点硅胶,晾干后可以防滑。
三、实测部分
使用前先调节表头的可变电阻校准。
注意不要用1000V以上高压,因为大部分表都只有1000V量程。
我之前一块老表VC9806接这个开路2000V高压,里面分压电阻被高压打坏了(阻值降低),200mv以外的电压档位都不准了,还没来得及修。
测高压LED
测650V耐压NMOS
测1200V IGBT
测450V电解电容
四、注意事项
本测试仪有高压,请谨慎使用,勿带电操作,被电到或元件损坏可别找我哈
1、唯一安全操作方法
关机状态放置好元件->开机测量->关机->电容类元件要放置一段时间以释放电压->取下元件
2、人身安全问题
本电路虽有2000V高压,但有2M欧的限流电阻,且仅5nF的电容储能,人接触测试两端无生命危险,但麻痹和刺痛是少不了的,请勿尝试直接接触测量的正负极。
2000V能拉1mm左右的电弧,用香蕉头测试夹子也要注意不要靠近夹子金属裸漏部分。
3、高压电容充电安全问题
电容具有储能作用,测量高压电容耐压,会存储较高电压,即使只有100V,也是比较危险的,请注意一定要放电。
亲身经历,18nF, 1-2KV,手指不小心碰到,感觉整个胳膊都麻了,整个人一下子精神了。
加速放电可以用大功率电阻,千万不要直接短路,对电容容量和寿命都有损害。
4、器件安全问题
经过实际验证,以下元件不要测试耐压,必有损伤
4.1、除所有铝电解电容和耐压直流2200V以上的电容外,其它电容都会损伤。
损伤表现为内部短路、漏电阻或电容值下降,其中固态电容、涤纶电容会短路、普通瓷片电容会形成漏电阻,mlcc、cbb会减容。
铝电解无问题是因为本身存在较大漏电阻同时可以电解修复,二者可以在耐压值附近形成平衡。
2200V以上耐压电容,如高压瓷片、标630V以上cbb,注意不要短路放电,否则也必减容。
4.2、大约 4M欧以上高阻值电阻(1/4W插件和所有贴片),损伤表现为电阻值下降、且不稳定
所以不要用普通万用表直接测量1000V以上的电压,会使分压电阻损坏。
4.3、MOS 栅极耐压VGS
这个VGS超压MOS就短路失效。
测试MOS的正向耐压时,必须把栅极与源极连接,不要开路测试(因为存在分布电阻会使VGS超压)。我给的PCB里面有专用的NMOS测试位,包括TO220和TO247。
还有部分元件必须严格关机连接元件再上电测试,不要先上电再连接元件测试,这必然会形成电弧,峰值电压过高导致元件损坏
4.4、LED反向耐压
这个反向有电弧测必挂.,短路或断路失效都可能。
4.5、肖特基反向耐压
这个带电弧多测几次有概率挂,短路失效。
4.6、4007等1000V高压二极管反向耐压
之前V1.0 3KV电路验证过程中用M7反向做降压限流,挂了一个,可能是因为功耗大,时间长烧了。
其它如三极管、稳压管、压敏电阻比较皮实,带电弧持续测试也没遇到坏的,当然也可能是样本不够多,反正按着安全操作方法测量肯定没问题。
测量中阵亡的电子元件尸体
V1.2版本更新说明:
1、增加了测量电容耐压后断电自动放电功能,放电自动亮红灯,红灯灭表示放电完成,可以安全取下电容
继电器可以用二手的NEC的EC2(6毛,推荐)、松下TX2(6毛)、宏发的HFD27(1块)或其它相同脚位的,都要5V的。
使用前最好测量下继电器的输出开路l耐压,必须用继电器的两路串联,1路耐压不到2000V,个别不好的可能串联也有微小的放电声音
大功率电阻2W要3个串,3W两个串,7W一个就行。按电路图中几组电阻参数在2KV 0.3u和500V 100u下测试放电没有任何问题,虽然瞬间几百W的功率很吓人。
另外要把电源模块上的输出电容拆下来,这样断电后继电器可以立刻关闭,开始放电,表头依靠C17的存电可以在断电后多显示几秒
2、增加了触摸开关,单火线的小功率模块,可直接替代原来的机械开关。
1cm*1cm触摸模块剪下来,焊好引线,用热熔胶固定到上面板左或右上角的内侧,LED对应上面板位置提前打个小孔,用硅胶密封,
这样电源指示和开关控制在相同位置,便于使用。
此模块也可以单独剪下来,用来控制30W(sot23可控硅)或40W(TO92可控硅)以下的小灯,更高功率的还未完成验证。