摘要：時(shí)代的節(jié)能步伐不斷前進(jìn),，電容的功耗測試逐漸興起。致遠(yuǎn)電子PA310功率計(jì)助力某大型電容生產(chǎn)企業(yè)攻克五大難題,，完成電容功耗自動(dòng)化測試,。
　　致遠(yuǎn)電子華南地區(qū)的重要合作伙伴——某大型電容生產(chǎn)企業(yè)，接到歐美客戶要求將每個(gè)薄膜電容的功耗作為產(chǎn)品的測試指標(biāo)之一,。由于該電容企業(yè)之前沒遇到這種要求,，所以沒有合適的測試系統(tǒng)，而且市場上也沒有成熟的測試方案,。為此,，該電容企業(yè)聯(lián)合周立功致遠(yuǎn)電子采用新一代PA300系列高精度數(shù)字功率計(jì)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行了改造升級(jí)，過程中我們共同攻克了五大難題,。

圖11 電容自動(dòng)化測試系統(tǒng)

       1.自動(dòng)化測試I/O通信問題
　　針對(duì)大規(guī)模的電容測試,，自動(dòng)化測試是測試方案的首要條件。該電容企業(yè)現(xiàn)有的測試系統(tǒng)是數(shù)字I/O通信,，而市場上的功率測試儀器并不支持?jǐn)?shù)字I/O通信,，這成了測試方案的第一大難題。
　　針對(duì)此,，周立功致遠(yuǎn)電子為該電容企業(yè)做了定制化設(shè)計(jì),，更改后PA310全面兼容測試系統(tǒng)的數(shù)字I/O通信，具有1個(gè)輸入I/O口,、1個(gè)輸出I/O口,。當(dāng)被測電容通過流水線到達(dá)測量位置時(shí)，位置檢測夾具發(fā)出一個(gè)脈沖給功率計(jì)的輸入I/O,，觸發(fā)PA310進(jìn)行功率測量,，功率計(jì)將測量值與預(yù)先設(shè)置好的功率參考值對(duì)比判斷被測電容是否合格，電容合格則通過,，不合格則發(fā)出一個(gè)脈沖,，使執(zhí)行器將電容移到不合格箱子里，實(shí)現(xiàn)完美的自動(dòng)化測試,。
　　2.功率因數(shù)角φ將近90°
　　待測電容的功率因數(shù)角φ=arcos（（0.0028/5.8）/3.14*180）=89.97°,。因?yàn)殡娙莨β适歉鶕?jù)這個(gè)偏差φ進(jìn)行運(yùn)算的，因此測試儀器需要具有0.01°的相位角分辨率,，才能準(zhǔn)確測量電容的功率,。而且在儀器本身的模擬通道中，電壓,、電流產(chǎn)生不同的相移△φ也會(huì)影響功率因數(shù)角φ的測量,。

圖12 功率因數(shù)角

       PA310 高精度數(shù)字功率計(jì)內(nèi)部采用了100MHz同步采樣時(shí)鐘，保證了相位角接近90°時(shí),，依然能達(dá)到0.01°的分辨率,。并通過標(biāo)準(zhǔn)源和數(shù)學(xué)建模運(yùn)算,，使硬件上電壓電流通道的相位差為零，同時(shí)對(duì)各個(gè)量程的相位校準(zhǔn),，使在每個(gè)量程測試的功率值完全一致,，從而消除PA310本身相移的影響，精準(zhǔn)測量待測電容的功率因數(shù)角,。
　　3.電容電流低于30mA
　　待測電容的電流,，電容內(nèi)部電感L,、電阻R 等寄生參數(shù)的影響,，使低于30mA電流會(huì)有輕微的震蕩。另外,，由于電流本身的值小,，經(jīng)過外部連接線，又會(huì)耦合外部的噪聲,，影響電流的測試,。
　　微小電流測量，正是PA310功率計(jì)發(fā)揮作用的場合,，它采用高精度模擬電路,，從硬件上保證信號(hào)的調(diào)理與采集，最大限度降低原始信號(hào)的失真度,；并采用全新雙分流技術(shù),，使PA310在50uA到20A范圍具有0.1%的測試精度。所以,，PA310能夠完全準(zhǔn)確地測量低于30mA的電容電流,。

圖表 13  PA310數(shù)字功率計(jì)測試結(jié)果

       4.每0.4s測試一個(gè)電容
　　測試系統(tǒng)的測試速度大概是100 個(gè)/分鐘，也就是0.6s 測試一個(gè)電容,。實(shí)際上,，在這整個(gè)過程中有1/3 的時(shí)間是用于電容通電后的穩(wěn)定，余下2/3 的時(shí)間才能進(jìn)行電流采集,。而電流采集的時(shí)間還需考慮電容通電結(jié)束時(shí)的不穩(wěn)定情況,，真正對(duì)一個(gè)電容的測試時(shí)間根本不足0.4s。
　　新一代PA310數(shù)字功率計(jì)采用了高效的FPGA+DSP設(shè)計(jì)架構(gòu),，利用FPGA 的高速邏輯控制及DSP 的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力,，高效精確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集運(yùn)算，快速對(duì)測試信號(hào)做出響應(yīng),，保證在不足0.4s情況下,，也能準(zhǔn)確測量每一個(gè)電容的電流。
　　5.測試現(xiàn)場存在大量高頻干擾
　　電容企業(yè)生產(chǎn)線上有大量的機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu),，存在著大量的工頻高次諧波,。對(duì)測試設(shè)備會(huì)造成很大的干擾,，存在測試的不穩(wěn)定因素。
　　PA310高精度數(shù)字功率計(jì)采用了工業(yè)四級(jí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),，能夠屏蔽測試中的高頻干擾,，并經(jīng)過EMI/EMC電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的層層檢測，保證在各種嚴(yán)劣的測試環(huán)境中依然高精度穩(wěn)定工作,。