做了个新玩具-2KV无电感元件耐压测试仪

kaixi_ants

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。
（附件： 带自动放电和触摸开关的新版本，不焊接不影响基本功能。

旧版本包含立创EDA文件及PCB gerber文件 ）

（M是网站收的，没M的可以去立创开源广场我的主页 9445397_qq 里下）

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，后面另开贴。







补充内容 (2022-3-19 19:56):
帖子不能编辑了，V1.2版本的触摸电路有个bug，请看说明置顶说明

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