一种固体继电器的测试电路及系统

技术领域

本申请涉及电子器件检测的技术领域，特别是一种固体继电器的测试电路及系统。

背景技术

固体继电器又称为固态继电器（Solid State Relay，SSR），是由微电子电路、分立电子器件以及电力电子功率器件组成的。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固体继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。作为电子器件，在出厂的时候，需要对固体继电器进行各种产品参数进行检验，从而保证产品的质量。

当前，市面上对继电器产品进行质量检测时，通常采用多种不同的仪器来对固体继电器的各种参数进行检测。例如，采用图示仪对固体继电器进行峰值电压耐压测试，采用耐压测试仪对固体继电器进行交流耐压测试，采用绝缘电阻表对固体继电器进行绝缘电阻检测。在上述各种参数的检测过程中，需要进行人工接线或切换测试条件，这使得整个测试过程容易出错，并且效率低下。

目前，亟需一种固体继电器测试电路及系统来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种固体继电器测试电路及系统，用于解决在固体继电器的参数检测过程中，需要进行人工接线或切换测试条件，使得测试过程容易出错，并且效率低下的问题。

本申请第一方面提供一种固体继电器测试电路，电路包括高压发生器、整流模块、峰值检测模块、被测器件、漏电检测模块、比较模块以及保护模块；高压发生器与整流模块耦接，整流模块与峰值检测模块以及被测器件耦接；被测器件与漏电检测模块耦接，漏电检测模块与比较模块耦接，比较模块与保护模块耦接；保护模块还与高压发生器耦接。

本申请通过采用上述电路，实现了固体继电器检测过程的自动进行，避免了因为人为操作失误而造成的测试效率低下的问题。

可选的，漏电检测模块包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第一三极管、第二三极管、取样电阻；第一运算放大器的输入端负极与被测器件耦接，输入端正极接地，输出端同时与第一电阻器的一端、第一三极管的基极以及第二三极管的基极耦接；第一三极管的集电极耦接供电端正极，第二三极管的集电极耦接供电端负极；第二运算放大器的输入端正极与第一三极管的发射极、第二三极管的发射极以及第一电阻器的另一端耦接，第二运算放大器的输入端负极与第一运算放大器的输入端负极耦接，第二运算放大器的输出端与比较模块耦接；取样电阻并联在第二运算放大器的输入端。

本申请通过采用上述漏电检测模块，对漏电流进行采样，通过IVC转换电路将漏电流的电流信号转换为电压信号。

可选的，比较模块包括：第三运算放大器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、变阻器、第一电容以及锁存器；第三运算放大器的输入端正极与漏电检测模块耦接，输入端负极与第三电阻器的一端耦接，第三电阻器的另一端接地；变阻器的一端与供电端耦接，另一端与第三运算放大器的输入端负极耦接；第二电阻器的一端与供电端耦接，另一端与第三运算放大器的输出端耦接，第二电阻器还与第一电容并联；第四电阻器的一端与第三运算放大器的输出端耦接，另一端与锁存器的CLR端口耦接；锁存器的CLK端口用于接收复位信号，锁存器的输出端与保护模块耦接。

本申请通过采用上述比较模块，对输出比较模块中的电压信号进行比较，进而控制锁存器的关断，并且通过锁存器的关断来实现对保护模块的动作控制。

可选的，保护模块包括：第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第一二极管、场效应管以及继电器；第七电阻器的一端与比较模块耦接，另一端与场效应管的基极耦接；场效应管的发射极接地，集电极与继电器的一端耦接；继电器的另一端与第六电阻器的一端耦接，第六电阻器的另一端接供电端；继电器的控制开关的两端与高压发生器耦接，控制开关用于控制高压发生器的关断。第一二级管的负极与场效应管的集电极耦接，正极与第五电阻器的一端耦接；第五电阻器的另一端与第六电阻器的一端耦接。

本申请通过采用上述保护模块，在保护模块结合比较模块的作用下，当比较模块判断电压信号过大时，即测试回路中漏电流大于设定值时，保护模块动作，使得高压发生器断开，避免在固体继电器的测试过程中，由于漏电流过大，高电压持续施加在被测器件上，而造成被测器件的进一步损坏。

可选的，第一运算放大器以及第二运算放大器为低失真运算放大器，低失真运算放大器的漏电流与被测器件的漏电流比值小于预设占比。

通过采用上述运算放大器，实现了在固体继电器测试过程中，因为测试回路中漏电电流较小，选用漏电流较小的运算放大器，提高了测试的精确度。

可选的，第三运算放大器为高速比较放大器，高速运算放大器的响应时间小于预定时间。

通过采用上述比较放大器，在固体继电器的测试过程中，提高保护模块的响应时间，防止电流的快速增大对被测器件造成伤害。

可选的，整流模块包括：第二二级管以及第八电阻器；第二二极管的正极与高压发生器耦接，负极与第八电阻器R8一端耦接；第八电阻器的另一端与被测器件耦接。

可选的，峰值检测模块用于接收整流单元发出的峰值电压，并对峰值电压进行检测；峰值检测模块还用于将峰值电压转换为直流电压，以便于直流电压表对峰值电压进行展示。

本申请第二方面提供一种固体继电器测试系统，系统包括上述中任一电路、控制器、继电器切换模块以及输出接口；控制器与任一电路耦接，还与继电器切换模块耦接；继电器切换模块与输出接口耦接。

本申请通过采用上述固体继电器测试系统，通过可拓展的多路输出接口，实现多路固体继电器测试过程中的自动切换。

可选的，继电器切换模块包括第一切换单元、以及第二切换单元，输出接口包括第一输出接口以及第二输出接口；第一切换单元与第一输出接口耦接；第二切换单元与第二输出接口耦接。

与相关技术相比，本申请的有益效果是：实现了固体继电器检测过程的自动进行，避免了因为人为操作失误而造成的测试效率低下的问题，提高了测试速度。能够在被测器件的测试结果出现不合格时，测试电路触发保护，及时切断高压输出，防止对被测器件造成进一步的伤害。此外，本申请还能够实现对多路固体继电器进行测试时的自动切换，避免人为进行接线等操作而造成的故障。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种固体继电器测试电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种固体继电器测试电路的电路结构示意图；

图3是本申请实施例提供的又一种固体继电器测试电路的电路结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种固体继电器测试系统的结构示意图。

附图标记：1、测试电路；2、控制器；3、继电器切换模块；4、输出接口；11、高压发生器；12、整流模块；13、被测器件；14、漏电检测模块；15、比较模块；16、保护模块；17、峰值检测模块；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；Rs、取样电阻；Rp、变阻器；D1、第一二极管；D2、第二二级管；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、场效应管；U1、第一运算放大器；U2、第二运算放大器；U3、第三运算放大器；SQ、锁存器；JK、继电器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请实施例的描述中，“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例中的固体继电器测试电路可以应用于固体继电器绝缘耐压自动测试系统中。在传统的直流耐压、交流耐压和绝缘测试基础上，通过硬件系统实现绝缘耐压自动测试，根据设定的条件自动转换测试条件，自动判别测试结果，实现一键测试和无人值守测试，增加峰值电压测试及过流保护功能，从而替代现有的图示仪和绝缘表。在测试中去掉人工接线及人工切换环节，降低人工出错概率，以提高生产效率以及提高产能。

本申请实施例提供一种固体继电器测试电路。如图1所示，电路包括高压发生器11、整流模块12、被测器件13、漏电检测模块14、比较模块15以及保护模块16以及峰值检测模块17；高压发生器11与整流模块12耦接，整流模块12与峰值检测模块17以及被测器件13耦接；被测器件13与漏电检测模块14耦接，漏电检测模块14与比较模块15耦接，比较模块15与保护模块16耦接；保护模块16还与高压发生器11耦接。

在一种可能的实施方式中，峰值检测模块17用于接收整流单元12发出的峰值电压，并对峰值电压进行检测；峰值检测模块17还用于将峰值电压转换为直流电压，以便于外接的直流电压表对峰值电压进行展示。

举例来说，在本申请实施例中，高压发生器11可以根据实际需求采购或自主设计，高压发生器11输出波形为交流正弦波，输出幅度可依据测试条件设定。高压发生器11通过整流单元12实现峰值电压Vpk的输出，通过将峰值电压直接加到被测器件13的一端，被测器件的另一端接漏电检测模块14，测试回路的漏电流值，通过漏电检测模块14中的IVC转换电路将漏电流值转化为相应的电压值。通过比较模块15和保护模块16实现阈值为1mA的过流保护。过流保护同时采用硬件保护和软件保护，硬件保护直接关闭高压发生器11的输出，同时将保护信号传递给测试系统的控制端，控制端通过软件控制实现关闭高压发生器11。峰值检测模块11实现峰值电压的峰值检测，通过峰值检测+锁存电路将峰值电压转换为直流电压，直流电压输出到直流电压表，直接显示峰值电压；同时也将直流电压值传递给控制端。本申请还可以通过外接的上位机实现峰值电压的采集。本申请实施例中的峰值检测模块11可以采用传统的峰值检测电路，本申请实施例可以根据不同的需求对峰值检测电路进行替换以及更改，在此不再详细展开。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，漏电检测模块14包括：第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、取样电阻Rs；第一运算放大器U1的输入端负极与被测器件耦接，输入端正极接地，输出端同时与第一电阻器R1的一端、第一三极管Q1的基极以及第二三极管Q2的基极耦接；第一三极管Q1的集电极耦接供电端正极，第二三极管Q2的集电极耦接供电端负极；第二运算放大器U2的输入端正极与第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极以及第一电阻器R1的另一端耦接，第二运算放大器U2的输入端负极与第一运算放大器U1的输入端负极耦接，第二运算放大器U2的输出端与比较模块15耦接；取样电阻Rs并联在第二运算放大器U2的输入端。

本申请实施例中，漏电检测模块14的电路原理如下：如图2所示，在高压发生器11动作后，产生正弦电压，并经过整流模块12的半波整流处理。其中，第八电阻R8的功能的限流功耗电阻，用于防止峰值电压输出功率过大，使得对地短路。运算放大器U1的“虚短”特性使的被测器件13与第一运算放大器U1的输入端正极的连接处的电压与地相同，同时，输出的峰值电压施加在被测器件13靠近第一运算放大器U1的一端后，产生的漏电流经取样电阻Rs转换为电压，经运放第二运算放大器U2后，电压倍数放大后转换为电压信号，传输比较模块15中。本申请实施例中，第一三极管Q1以及第二三极管Q2起到扩流作用。

作为优选的，第二运算放大器U2的放大倍数可以为5倍。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，比较模块15包括：第三运算放大器U3、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、变阻器Rp、第一电容C1以及锁存器SQ；第三运算放大器U3的输入端正极与漏电检测模块14耦接，输入端负极与第三电阻器R3的一端耦接，第三电阻器R3的另一端接地；变阻器Rp的一端与供电端耦接，另一端与第三运算放大器U3的输入端负极耦接；第二电阻器R2的一端与供电端耦接，另一端与第三运算放大器U3的输出端耦接，第二电阻器R2还与第一电容并联；第四电阻器R4的一端与第三运算放大器U3的输出端耦接，另一端与锁存器SQ的CLR端口耦接；锁存器SQ的CLK端口用于接收复位信号，锁存器SQ的输出端与保护模块16耦接。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，保护模块16包括：第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第一二极管D1、场效应管Q3以及继电器JK；第七电阻器R7的一端与比较模块15耦接，另一端与场效应管Q3的基极耦接；场效应管Q3的发射极接地，集电极与继电器JK的一端耦接；继电器JK的另一端与第六电阻器R6的一端耦接，第六电阻器R6的另一端接供电端；继电器的控制开关的两端与高压发生器11耦接，控制开关用于控制高压发生器11的关断。第一二级管D1的负极与场效应管Q3的集电极耦接，正极与第五电阻器R5的一端耦接；第五电阻器R5的另一端与第六电阻器R6的一端耦接。

经过漏电检测模块14输出的电压信号输入到第三运算放大器U3中，第三运算放大器U3的输入端负极的输入电压信号由变阻器Rp实现调整，当漏电检测模块14输出的电压信号低于运算放大器U3的输入端负极的输入电压信号，第三运算放大器U3的输出端输出低电平，锁存器SQ输出低电平，场效应管Q3处于截止状态，继电器JK处于断开状态，同时第一二极管D1处于熄灭状态，此时高压发生器正常输出，测试系统工作正常，当漏电检测模块14输出的电压信号高于运算放大器U3的输入端负极的输入电压信号，第三运算放大器U3的输出端输出高电平，同时触发锁存器SQ输出为高电平信号，场效应管Q3处于导通状态，继电器JK处于闭合状态，同时第一二极管D1处于点亮状态，此时高压发生器的输出通过继电器SQ的触点被断开，起到过流保护作用，此时不允许高压输出。需要通过复位信号RESET对锁存器SQ进行复位。复位信号RESET通过复位电路实现，本申请在此不做过多说明。第六电阻R6为压敏电阻，正常工作时处于导通状态，当第六电阻R6收到外部压力超过一定阈值时，第六电阻R6电阻特性随着收到的外部压力增加而变大，第六电阻R6所在支路电流减少，当支路电流降低至导通电流时，第六电阻R6所在支路截止。本申请实施例中的第一二极管D1可以为发光二极管。

在一种可能的实施方式中，第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2为低失真运算放大器，低失真运算放大器的漏电流与被测器件13的被测漏电流的比值小于预设占比。

在一种可能的实施方式中，第三运算放大器U3为高速比较放大器，高速比较放大器的响应时间小于预定时间。

举例来说，运漏电检测模块14中的运算放大器的选择选择要求低噪声以及低输入偏置电流。其中，偏置电流小于100pA；作为优选的，运算放大器的型号选择为OPA604。比较模块15中的第三运算放大器U3的响应时间越快越好，要求在10ns以内。作为优选的，第三运算放大器的型号可以为TLV3502。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，整流模块12包括：第二二级管D2以及第八电阻器R8；第二二极管D2的正极与高压发生器11耦接，负极与第八电阻器R8的一端耦接；第八电阻器R8的另一端与被测器件13耦接。

本申请实施例提供一种固体继电器测试系统，如图4所示，系统包括上述任意一种电路1、控制器2、继电器切换模块3以及输出接口4；控制器2与任意一个电路1耦接，且与继电器切换模块3耦接；继电器切换模块2与输出接口耦接4。

在一种可能的实施方式中，继电器切换模块3包括第一切换单元以及第二切换单元，输出接口4包括第一输出接口以及第二输出接口；第一切换单元与第一输出接口耦接；第二切换单元与第二输出接口耦接。

测试系统可以通过外接上位机与下位机，同时结合通讯模块对测试电路进行控制。测试系统通过采用全开放式软件架构，使得测试系统最大支持16路产品测试，每一路支持独立编程。测试系统在测试后由系统检测测试结果，测试通过进行下一步测试，测试不通过则终止测试。系统能够实现功能包括：自动耐压测试、自动绝缘电阻测试、1mA过流保护、峰值电压显示。

本申请实施例的有益效果是：实现了固体继电器检测过程的自动进行，避免了因为人为操作失误而造成的测试效率低下的问题。能够在被测器件的测试结果出现不合格时，测试电路触发保护，及时切断高压输出，防止对被测器件造成进一步的伤害。此外，本申请还能够实现对多路固体继电器进行测试时的自动切换，避免人为进行接线等操作而造成的故障。

需要说明的是：上述实施例提供的测试系统在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。