基于自适应振荡器的电感批量测试仪*
编者按：为了实现快速批量检测电感的多种参数，设计了一种基于自适应振荡器的电感批量测试仪。该检测仪由自适应电感型振荡器、双向程控电压源、饱和电流检测器、恒流型负载和单片机组成。实验表明，该测试仪在（10 ~1 000）μH范围内可快速测试各种电感,而且具有电路简单、工作稳定特点，因此在企业的实际生产中具有很好的应用价值。
*本论文中论述的相关的技术内容已经获得了国家专利，专利号：ZL2021 2 1822955.7
电感器是一种将电能转化为磁能的储能元件，其主要功能是在电路中实现振荡、调谐、耦合、储能、滤波、延迟、偏转等作用[1]。目前，检测电感的方法主要为交流电桥法。该方法具有测量精度高、功耗较小的优点，但存在如下问题：①只能测量出电感值和损耗值等基本参数，且测量时间较长（约为0.5~1 s），因此不便于快速批量检测；②由于检测电流较小，因此无法检测出电感的虚焊状态、匝间短路、饱和电流值IS、电感的耐压等其他特性[2]。
利用电感组装产品的电路板时电感的基本参数和其他特性同时影响产品的质量，因此必须进行全面地“体检”，从而保证产品的一致性和100% 的合格率。因此本文从2个方面提出全新的电感测试方法。
在测量基本参数方面：设计了自适应振荡器，把电感值转换成脉冲周期后通过计算得到电感值，这种方法无需高精度的正弦波源，具有电路简单、工作稳定、抗干扰能力强等优点。
在测试电感其他特性方面：为了测试电感工作在额定状态下的特性，先测量出饱和电流IS后，使电感工作在小于IS但接近IS的安全状态，并把电感电压设定在接近该电感实际工作电压，然后测试电感的其他特性，从而更真实地测试出电感的品质。这种方法填补了现在无综合测试电感特性装置的空白。
1 系统的整体框图
图1为本文设计的电感批量测试仪的整体框图。控制部分使用STC15W402AS 单片机，测试的顺序为：首先，单片机通过控制双向程控电压源和电感电压检测器测试电感的等效电阻RX；然后，单片机通过控制双向程控电压源和电感型自适应振荡器测试电感值LX最后，单片机通过控制双向程控电压源和饱和电流检测器测试饱和电流IS、匝间短路、耐压特性、虚焊状态等其他特性。
2 测试仪的设计
2.1 自适应电感型振荡器的设计
本文设计的自适应电感型振荡器如图2 所示。
表1 为对不同电感的LX的检测结果。由表1 检测LX的结果可知误差小于5%，表明具有较高测量精度。
表1 检测LX的结果
表2 检测RX的结果
表3为检测300 μH 电感的饱和电流的结果。
表3 检测饱和电流的结果
4 结束语
本文提出的基于自适应振荡器的电感批量测试仪经过各种测试后可到如下结论：可自动测试出LX、RX基本参数和IS、匝间短路、耐压特性和虚焊状态等特性，测试时间小于0.2 s，且具有使用方便、电路稳定可靠、测试速度很快的特点。
因此在企业生产中，用于批量测试电感的场合，可筛选基本参数和特性不符合要求的不良品，从而提高产品的合格率。
由于篇幅所限，对单片机控制部分和检测匝间短路、耐压特性、虚焊状态等没有详细论述，在实际应用中用单片机设定Un的上限值和下限制值后测试，如果某一个电感测试时Un值超出这个范围则发出报警。
参考文献：
[1] 曹新敏, 晏勇. 基于单片机的RLC电抗参数测试系统设计与应用[J]. 电子产品世界, 2021, 28(6): 98-102.
[2] 林荣锐, 陈明东, 许少峰. 利用交流电桥测量导线的电感[J]. 广西物理, 2017, 38(3): 20-22.
[3] 李鹏, 刘力源, 李冬梅. 一种高速高精度比较器的设计[J]. 半导体技术, 2010, 35(10): 1011-1015.
[4] 陈玫君, 覃家和, 王旭初. MOS场效应管的探讨及应用[J]. 科学技术创新, 2021(12): 83-84.
[5] 新型45V零漂移运算放大器提供超高精度和EMI滤波[J]. 电子测量技术, 2019, 42(2): 134.
[6] 毛兴武. 高压驱动器NCP5181及其应用[J]. 电子世界, 2009(4): 16-17.
（本文来源于《电子产品世界》杂志2023年3月期）
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