專利名稱：電容器的篩選的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及電容器。更具體地，本發(fā)明涉及用于篩選電 容器的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電容器通常用于存儲用于很多種電子裝置的電能。由于許多原 因，還被稱為"雙層電容器"、"超級電容器"、和"超電容器"的 復合電容器在許多能量存儲應(yīng)用中正獲得普及。這些原因包括具有 高功率密度(在充電和力文電才莫式下)、以及具有與傳統(tǒng)可充電電池 的能量密度接近的能量密度的復合電容器的實用性。這些電容器的重要特征包括總電容、等效串聯(lián)電阻(ESR)、漏 電流(LC)、和/或自》文電(SD)。制造商可在測試/審核階革殳采用自 放電曲線(profile)來在將電容器運送/交付給它們的消費者之前確 定電容器的上述特征，以便"壞的"電容器不會被運送。然而，測 試/審核階段通常需要若干小時(例如，每256個電容器需要12個 小時)才能完成，從而延遲了運送并增加了成本。因此，需要在快速且準確地運送/交4寸之前，確定電容器的各種 特征，這些特征包括但不限于總電容、等效串聯(lián)電阻(ESR)、漏電 流(LC)、和/或自》文電(SD)。發(fā)明內(nèi)容只十可以用于或可以滿足一個或多個以上需求的用于篩選電容 器的系統(tǒng)和方法提供了各種實施例，電容器包括但不限于復合電容 器(例如，"雙層電容器"、"超級電容器"、和"超電容器")。用于篩選電容器的示例性系統(tǒng)包括電連接至用于接收至少一 個電容器的連接器的電源?？刂破髋c電源和連接器操作地相關(guān)聯(lián)。 控制器可以選擇性地將來自電源的電信號施加給至少 一 個電容器。 作為響應(yīng)，控制器接收表示至少一個電容器的充電狀態(tài)的電輸入。 邏輯指令可由控制器執(zhí)行。邏輯指令將至少 一個電容器的充電狀態(tài)與用于識別良好和不合格電容器的至少一個閾值進行比較。用于篩選電容器的示例性方法可以包括向至少一個電容器施 加電信號，接收表示至少一個電容器的充電狀態(tài)的電輸入，將至少 一個電容器的充電狀態(tài)與至少一個閾值進行比較，以及基于比較操 作來識別良好和不合格電容器。用于篩選電容器的另一個示例性方法可以包括對至少一個電 容器進4于充電，然后扭^亍以下操作。在對電容器充電時間tl之后， 將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值thl-低和thl-高進行比較以進 行電容篩選操作。在等待時間t2之后，將至少一個電容器的充電狀 態(tài)與閾值th2進行比較以進行等效串聯(lián)電阻(ESR)篩選操作。在 等待時間t3之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)的改變與閾值th3 進行比較以進行漏電流(LC)和自放電(SD)篩選操作。如本文所述，可以手動和/或自動實施這些系統(tǒng)和方法。這些系 統(tǒng)和方法可以用于同時篩選多個電容器并快速;也(例如，約幾秒) 將"好的"電容器與"壞的"電容器區(qū)分開。另外，僅需要單個充 電和移去步驟，乂人而降〗氐或完全消除了在制造處理期間的維持時間。在示例性實施例中，這些系統(tǒng)和方法可以在制造處理中^皮作為 "門電路"而實施，其中，作為質(zhì)量控制措施，在傳遞給下一階段 (例如，貼標簽、運送/分配)之前篩選所有電容器或者統(tǒng)計上有效部分的電容器。


級才匡圖。圖2示出了示出可以被實施用于篩選電容器的示例性數(shù)據(jù)操作 的處理流禾呈圖。圖3示出了示出可以被實施用于篩選電容器的示例性機械操作 的處理流禾呈圖。圖4示出了示出用于篩選電容器的示例性操作的概括流程圖。圖5示出了示出用于針對電容來篩選電容器的示例性操作的流 程圖。圖6示出了示出用于針對等效串聯(lián)電阻(ESR)來篩選電容器 的示例性才喿作的流禾呈圖。圖7示出了示出用于4十對漏電流(LC)和/或自》文電(SD)來 篩選電容器的示例性操作的流程圖。務(wù)水實施方式在本文檔中，詞"實施例"和"變體"可以用于指特定i殳備、 處理、或制造環(huán)節(jié)，不一定指一個和相同的i殳備、處理或制造環(huán)節(jié)。因此，在一處或上下文中所使用的"一個實施例，，(或類似的表述)可以指一個特定i殳備、處理、或制造環(huán)節(jié)；并且，在不同處的相同 或類似的表述可以指相同或者不同的設(shè)備、處理、或制造環(huán)節(jié)。同 樣，在一處或上下文中所使用的"一些實施例"、"某些實施例"、 或類似表述可以指一個或多個特定i殳備、處理、或制造環(huán)節(jié)；在不 同處或上下文中的相同或類似的表述可以指相同或不同的設(shè)備、處 理、或制造環(huán)節(jié)。表述"可選實施例，，和類似的措詞用于表示多個 不同的可能實施例中的一個。多個可能的實施例的lt量不限于兩個 或任何其他數(shù)量。作為"典型"或"示例"的實施例的特征指的是 實施例被用作實例。這些特征并不一定指實施例是優(yōu)選的實施例； 實施例可以4旦不必需是當前優(yōu)選的實施例。貫穿本文檔可以發(fā)現(xiàn)其他和進一步的限定和限定的i兌明。這些限定是為了有助于理解本4皮露和所附的權(quán)利要求，但是本發(fā)明的范 圍和并奇神不應(yīng)#皮理解為受限于本i兌明書中所述的特定實例。實際 上，本文中所^皮露的方法和系統(tǒng)可擴展為對具有變化的標稱電容等 級的電容器的電容、等效串聯(lián)電阻(ESR)、漏電流(LC)、和自放 電(SD)進4亍測試。雖然描述了用于篩選具有一個或多個標稱電容 值的電容器的特定實例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易了解，為了 篩選具有更高或更低的標稱電容值的電容器，(多個)篩選處理的 參數(shù)(例如，閾值電平、充電電流等級、電壓電平、和時間段持續(xù) 時間)是可以改變的。以下將對附圖中示出的本發(fā)明的若干實施例作出詳細的參考。部件或操作。附圖為簡化形式并且未按精確的比例。僅出于方便和 清楚的目的，方向術(shù)語(例如，頂部、底部、左、右、上、下、在…… 上方、在…之上、在……下方、在…之下、后面、和前面)可參照圍。圖1示出了可以;陂實施用于篩選電容器12的示例性測試系統(tǒng) 10的高級框圖。示例性系統(tǒng)10可以被實現(xiàn)為例如印刷電路板或 "PCB" 14上的電子裝置。PCB 14可以是獨立裝置或者可以連孑妻 至外部電源16和/或主才幾18。PCB 14可以包括由控制器20控制的各種組件。在示例性實施 例中，控制器20是微控制器，例如，可以從亞利桑那州85244-6199 的Chandler的2355 West Chandler Blvd的Microchip Technology Inc. 容易地購得的具有10位A/D轉(zhuǎn)換器的PIC18F8722 64/80-pin、 1 M-bit的增強型快速樣M空制器(Enhanced Flash Microcontroller )。然 而，控制器20并不限于任何特別的設(shè)計結(jié)構(gòu)，并且可以在其他實 施例中實施其他的控制器(包括個人計算才幾)?？刂破?0與一個或多個連接器22操作地相關(guān)聯(lián)，^是供一個或 多個連接器用于接收用于篩選操作的至少一個電容器12。在示例性 實施例中，連接器22可以是零插入力(ZIF)連接器或通用探針， 例如，焊接在板上的IDI R-4插座和插入到可從堪薩斯州66106的 堪薩斯城的5101 Richland Avenue的Interconnect Devices, Inc.容易 地購得的插座中的匹配S-4探針。因此，無需人工干預，機器人機 構(gòu)就可以輕+^插入和移去電容器12 (或電容器的集裝架)。然而， 連才妄器22不限于任何特定的設(shè)計結(jié)構(gòu)?？刂破?0還與電源16纟喿作地相關(guān)聯(lián)。電源16可以^皮實施為 DC 2.5伏40安培電源(例如，用于篩選32個標稱10 F的電容單 元)，例如，可/人力口利福尼亞州95051的圣克4立4立的5301 Stevens Creek Blvd.的Agilent technologies, Inc.容易i也購4f的HP型6551A 電源。在操作期間，控制器20經(jīng)由電源開關(guān)24爿尋來自電源16的電信號選擇性地施加給至少一個電容器12。例如，電信號可以是經(jīng) 由充電開關(guān)26 (也由控制器20控制)對電容器12進行充電的電流 源。在篩選操作期間的各個時刻，控制器20經(jīng)由高阻抗放大器28 來4妄收表示至少一個電容器12的充電狀態(tài)的電輸入。如以下更詳 細描述的，作為程序碼30 (例如，庫欠件和/或固件)而實iE見的邏輯 指令可由控制器20執(zhí)行，以將電容器12的充電狀態(tài)與用于識別良 好和不合格電容器的至少一個閾值進行比較。在完成篩選才喿作后，控制器20可以可選地使電容器12方文電。 例如，控制器20可以:操作方文電開關(guān)38以通過4吏電容器12經(jīng)由電 阻器37與接地端36短路來使其放電。對應(yīng)于各種篩選操作的測試數(shù)據(jù)可以由控制器20來處理，然 后例如通過j吏一個或多個發(fā)光二極管(LED ) 32或其他顯示器件發(fā) 光、用揚聲器34發(fā)出警才艮、將凄t據(jù)傳遞給主才幾18、和/或任4可其他 輸出操作來進行輸出。主才幾18可以;陂實玉見為包4舌一個或多個處理器或者處理單元和 其他系統(tǒng)組件(例如，存儲器或其他計算機可讀存儲器)的任何合 適的計算裝置。示例性計算裝置包括但不限于桌上型和膝上型個人 計算機(PC)、服務(wù)器計算機、和個人數(shù)字助理(PDA)。應(yīng)注意到， 在示例性實施例中，計算裝置可以;陂實現(xiàn)在計算才幾網(wǎng)絡(luò)(未示出) 中，例如，局域網(wǎng)(LAN)和/或廣域網(wǎng)(WAN)。主才幾18還可以包括適當?shù)挠脩艚涌?(例如，圖形用戶4妻口 (GUI))以促進用戶與系統(tǒng)10的交互。在示例性實施例中，主機 18可以用于4企查和纟喿控(例如，生成才艮告)從控制器20 4妄收到的 凄大據(jù)。主才幾18還可以用于配置控制器20 (例如，改變閾值、定時等)。在熟悉本文中的教導之后，計算機領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以 容易;也實現(xiàn)這些和其他功能。
圖2示出了示出可以^皮實施用于篩選電容器(例如，在圖1中 所示的電容器12)的示例性數(shù)據(jù)操作40的處理流程圖。主應(yīng)用程 序42可以-波實現(xiàn)為在主才幾18上運行的軟件。主應(yīng)用程序42可以 與控制器20通信以接收測試數(shù)據(jù)、重新設(shè)置(或者在控制器20處 才察除測試ft據(jù))、設(shè)置或改變控制器20的一個或多個設(shè)置(例如， 用于篩選操作的閾值和/或等待時間等)，(在圖2中統(tǒng)一示為控制 器通信44 )。
主應(yīng)用程序42還可以實現(xiàn)凄史據(jù)庫46 (或其他凄t據(jù)結(jié)構(gòu))。如上 所述，用戶可以〗吏用凄史據(jù)庫控制48來操控測試凄t據(jù)(例如，以生 成才艮告)。因此，測試凄t據(jù)和/或所:燥控的凄t據(jù)可以;故存々者在^i:據(jù)庫 46中，以用于進行更多種不同分析和功能中的任一種(例如，制造 改變、質(zhì)量控制等)。
在圖2中還示出了示例性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)50，其可以用于存儲測試 凄t據(jù)和/或所操控的tt據(jù)。H據(jù)表結(jié)構(gòu)50包括電容器標識、測試日 期、目標充電狀態(tài)、測量到的充電狀態(tài)(VI和V2)、測量到的充 電習犬態(tài)的改變(dV)和用于測i式的時間(dt)。應(yīng)注意到，雖然為 了說明提供了示例性的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)50，但是本文中所述的系統(tǒng)和方 法并不限于用于任何特定類型和/或格式的測試凄t據(jù)。
圖3示出了示出可以#皮實施用于篩選電容器的示例性機械^^喿作 的處理流程圖。機械操作通?？梢园蕚潆A段60、篩選階段70 和完成階^:80。
在準備階段60，可以為篩選階段70準備電容器。例如，如框 62所示，可以拉直電容器管腳，以便管腳可以容易地連接至用于篩選操作的測試系統(tǒng)(例如，插入到圖1中的連接器22中)?？梢允?動或自動(例如，使用機器人機構(gòu))拉直這些管腳。同樣在準備階段60,(多個)電容器可以如框64所示連接至測 試系統(tǒng)(例如，在圖1中的PCB 14上的連接器22)。例如，使用機 器人機構(gòu)，可以將電容器手動或自動地連接至測試系統(tǒng)。在示例性 實施例中，機器人機構(gòu)可以將測試系統(tǒng)降低到在具有32個電容器 的集裝架上。另外，電容器可以單獨、或成組地(例如，在集裝架 上)連4妄至測:逸系統(tǒng)。如才匡66所示，還可以在準備階革殳60中只于測試系統(tǒng)進4亍初始4匕。 例如，控制器可以配置有閾值、測試時間、測試條件(例如，使用 電4妻觸還是邏輯電平輸出)。應(yīng)注意到，可以在管腳^立直62和/或(多 個)電容器與測試系統(tǒng)的連接64之后、在管腳拉直62和/或(多個) 電容器與測試系統(tǒng)的連接64之前、或與這些程序中的一個或多個 同時進行初始化66。在篩選階段70中，如框72所示，確定電容器是否適當連接至 測試系統(tǒng)。例如，如果在相同位置連續(xù)三次嘗試(或者其他預定次 凄t的嘗試)都存在連4妄失敗，則可以向控制器發(fā)布失敗狀態(tài)。如果 一個或多個電容器未被適當連接(例如，未被適當安放至圖1中的 連接器22)，則如框74所示解決該問題。例如，機器人機構(gòu)可以自 動嘗試重新安》文電容器，而無需用戶干預?？蛇x;也，例如，用戶可 以手動檢查和校正該問題。如果電容器被適當?shù)剡B接，則如框76 所示，(例如，使用圖1中的測試系統(tǒng)IO、或用戶手動地)對電容 器進4亍篩選。測試系統(tǒng)完成測試并將狀態(tài)和測試凄史據(jù)發(fā)送給控制 器。在示例性實施例中，這在一分鐘以內(nèi)發(fā)生，并且更具體地，基 于對于一個32個電容器的集裝架的每個電容器1.5秒的線速，在約 48秒內(nèi)發(fā)生。以下參考圖4-7更加詳細描述示例性操作。在完成階^:80中，如框82所示，可以從測試系統(tǒng)中移去電容 器，并且可以丟棄壞的電容器?？梢允謩?、自動(例如，使用機器 人機構(gòu))、或者使用其一些組合丟棄未篩選出來的(多個)電容器。 通過篩選的電容器可以移至下個階段，例如，貼標簽、封裝、運送/分配等等。已描述了用于篩選電容器的示例性系統(tǒng)、和用于準備用于篩選 才喿作的電容器的方法，下面將參考圖4-7來更詳細地描述篩選#:作。 應(yīng)注意到，在圖4-7中的#:作可以;故體現(xiàn)為在一個或多個計算才幾可讀介質(zhì)上的邏輯指令。當在處理器(例如，控制器20)上執(zhí)行時， 邏輯指令使通用計算裝置被編程為實施上述操作的專用機器?？蛇x地，在圖4-7中的至少一些才喿作可以由用戶手動實施，而無需i者如 圖1中所示的測i式系鄉(xiāng)克10的專用測-試系纟克。圖4示出了示出用于篩選電容器的示例性^^喿作IOO的概括流程 圖。在操作110中，針對電容來篩選一個或多個電容器。在操作120 中，針對等效串聯(lián)電阻(ESR)來篩選一個或多個電容器。在操作 130中，4十對漏電流(LC)和自方文電(SD)來篩選一個或多個電容器。以下分別參考圖5、圖6和圖7來更詳細;也描述才喿作110、 120、 和130中的每一個。簡要地，然而，電容篩選110可以包括在充 電進4亍了時間tl之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值thl-低和thl-高進行比較。ESR篩選120可以包括在等待時間t2之后， 將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值th2進行比較。LC和SD篩選 可以包括在等待時間t3之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾 值th3進行比較。如上所述，操作110、 120和130均是可擴展的， 并且在被提供用于篩選具有更高或更低的標稱電容值的電容器的 實例中，可以改變才喿作參凄t (例如，閾值電平、充電電流等級、電 壓電平、和時間,殳持續(xù)時間)。在繼續(xù)之前，應(yīng)注意到，，操作110、 120和130并不限于4壬4可 特定順序。^繰作110、 120和130中的每一個也不必一直都實施。 在其他實施例中，可以實施操作110、 120、和130中的一個或多個。 另夕卜，可以對每個電容器實施操作110、 120、和130—次以上。圖5示出了示出用于針對電容來篩選電容器的示例性操作110 的流程圖。在電容篩選操作中，例如，用于以已知電流將電容器從 已知的初始電壓(例如，約O伏)充電達到預定目標電壓所花費的 持續(xù)時間可以是電容器的電容的指示。電容器的電荷的改變 △Q=LAT=OAV，其中，I是用于對電容器進行充電的恒定電流， AT是充電時間，以及AV是電壓。因而，如果以恒定電流從已知 初始電壓為電容器充電預定時間段，則可以將所得到的電容器的電 壓與至少一個閾^直電壓進^f于比舉交以確定單元的電容是否滿足用于 電容的最小閾值，以及與第二閾值電壓進行比較以確定單元的電容 是否大于用于電容的最大閾值。在圖5所示的特定實施例中，例如，在操作111中將電容器電 壓降低到約為零。例如，可以將電容器短接至接地端以使其放電。 然而，應(yīng)注意到，該操作111是4壬選的。可選地，可以確定初始充 電并將其用作電容器的基準充電狀態(tài)。例如，如果初始充電約為 15-20 mV,則這可以被用作電容器的基準充電狀態(tài)。在操作112中，對電容器充電預定時間tl。在示例性實施例中， 利用已知電流(例如，1 AmpDC)對電容器充電預定時間tl (例如， 10秒)。然后，在才喿作113中(例如，經(jīng)由圖1中所示的高阻抗方文 大器28)確定電容器的充電狀態(tài)。電容器的充電狀態(tài)將(如果其是 "好的")上升到預定充電狀態(tài)。例如，對于標稱電容為IO法的電 容器，如果電容器在操作111中完全放電，則充電狀態(tài)約為1 V, 或者如果基準充電狀態(tài)為15 mV，則充電狀態(tài)約為1.015 V。當然， 為了篩選具有比示例性的10法電容器更高或更低的標稱電容值的電容器，這些參數(shù)都是可調(diào)整的。如果在操作111中沒有使電容器
放電到0 V，則可以從在采樣操作113中獲得的采樣電壓中減去基
準充電，以確定由于充電梯:作112而造成的電容器的充電狀態(tài)的改
變AVc。
在操作114中，確定由于充電操作112而造成的電容器的充電 狀態(tài)(Vc或AVc)是否在閾值thl-低和thl-高之間?？梢曰?艮多 種設(shè)計考慮(包括但不限于正被篩選的電容器的期望容限)來選擇 閾值thl-低和thl-高。在示例性實施例中，容限為正/負20%。因此， 任何不滿足這些容限的任何電容器都會在操作115中被丟棄。如操 作116所示，滿足這些容限的任何電容器可以繼續(xù)ESR篩選。
圖6示出了示出用于針對等效串聯(lián)電阻(ESR)來篩選電容器 的示例性操作120的流程圖。在ESR篩選操作中，當正在充電(例 如在以上參考圖5所述的電容篩選操作中)的電容器與充電電流斷 開時，電容器經(jīng)歷與電容器的ESR相關(guān)的突然的電壓下降。電容器 的ESR越高，電容器經(jīng)歷的電壓下降就越急劇。特別地，可以通過 以下等式來對ESR建模ESR=AV/I,其中，AV是在充電電流4敬 消時電容器經(jīng)歷的電壓突變，以及I是已知的恒定充電電流。因而， 通過在電容篩選操作中如上所述對電容器進行充電并使電容器與 充電電流斷開，可以針對ESR來篩選電容器。在充電電流已與電容 器斷開之后，可以在預定的時間^殳內(nèi)確定由于充電電流的去除而造 成的電壓下降并將其與閾值電壓下降進行比較，以確定電容器的 ESR是否在預定的時間段內(nèi)已使電壓快速下降。然而，在另一個實 施例中，將在充電電流已斷開并且經(jīng)過預定的時間,殳后4企測到的電 容器的電壓電平與表示與具有可接受ESR值的電容器相對應(yīng)的可 接受電壓電平的電壓閾值進行比較。
在圖6中所示的ESR篩選操作的特定實施例中，例如，在操作 121中確定用于電容器的基準電壓Vcb。例如，可以^吏電容器》文電以4吏其具有約0 V的電壓，然后可以再次(如上所述地)對電容器充電以使其具有已知的基準電壓。可選地，可以測量電容器的現(xiàn)有電荷(例如，來自電容篩選操作110)并將其用作電容器的基準電 壓，其中，在電容篩選之后馬上執(zhí)行ESR篩選。在等待操作122中，施以預定時間段t2的等待。然后，在采樣 才喿作123中確定Vc的充電狀態(tài)。在才喿作124中，確定電容器的充 電狀態(tài)Vc是否小于閾值th2?？梢曰诤芏喾N設(shè)計考慮(包括但不 限于正被篩選的電容器的期望容限)來選擇閾值th2。在提供了 2 秒等待(即，t2=2秒)的具有10法標稱電容的電容器的示例性實 施例中，接近200 mV的電壓改變對于特定的應(yīng)用來說是可接受的。 因而，如果單元以1 V的電壓開始，則可以使用0.8 V的閾值th2。 如果電容器的充電狀態(tài)Vc小于閾值th2，則在用于使ESR篩選失 敗的操作125中丟棄該電容器。如操作126所示，如果充電狀態(tài) Vc滿足閾值th2,則電容器可以繼續(xù)LC/SD篩選。此外，為了篩選 具有比示例的10法電容器更高或更低的標稱電容值的電容器，這 些參數(shù)是可調(diào)整的。在取代將采樣電壓Vc與閾值th2進行比較的另 一個實施例中， 可以確定/人基準電壓Vcb到電壓Vc的電壓改變并爿夸其與另一個閾 值(4列:i口， 200 mV)進4亍t匕豐交。圖7是示出了用于^"對漏電流(LC)和/或自i文電(SD)來篩 選電容器的示例性才喿作130的流程圖。當電容器處于開路電壓 (OCV)條件下時，電容器將進行自放電。與當電容器第一次與恒 定充電電流斷開時觀察到的電壓的突然下降(以上參考ESR篩選操 作所述)相反，處于OCV條件下的電容器將經(jīng)過通常逐漸、穩(wěn)定、 和持續(xù)的電壓或能量損耗。損耗曲線通常是漸進線式的，并且開始 非常高然后隨時間流逝而逐漸變細?？梢詫⒃谟捎陔娙萜鞯腅SR造成的突然下降之后開始的預定時間,殳內(nèi)》見察到的電壓改變與電壓閾值進行比較，以確定電容器的自放電是否可接受。在一個實施例 中，預定時間段約為幾秒，以確保隨單元電壓變化的電容器的固有 電容在測量之間不會顯著改變?？梢詫⒃撾妷焊淖兊姆扰c電壓閾值進行比較，以確定電容器的LC和/或SD是否可接受。在圖7所示的LC和/或SD篩選的特定實施例中，在才喿作131 中確定電容器的基準電壓Vcb。例如，可以<吏電容器》文電以4吏其具 有約為0的電壓，然后，可以再次使電容器充電(如上所述)以使 其具有已知的基準電壓。可選地，可以測量電容器的現(xiàn)有電荷(例 如，來自ESR篩選操作120)并將其用作電容器的基準電壓。在等 待操作132中施以預定的等待時間t3，并且在采樣操作133中，在 時間t3之后確定電容器的充電狀態(tài)Vc。然后，在操作134中，通 過從在采辨、燥作133中確定的采樣電壓Vc中減去在操作131中確 定的基準電壓Vcb，來確定由于在才喿作132中施以的等4寺時間t3而 造成的電容器的充電狀態(tài)的改變AV。在才喿作135中，確定在時間t3期間電容器的充電狀態(tài)的改變 (△Vc)是否超過閾值th3?？梢曰诤芏喾N的設(shè)計考慮(包括但 不限于正#1篩選的電容器的期望容限)來選擇閾值th3。在示例性 實施例中，具有10法的標稱電容、15 mV至20 mV下降而估計(rate ) 為2.5V的電容器可接受IO秒的等待(即，13=10秒)。如果充電狀 態(tài)的改變厶Vc超過閾值th3,則在操作136中丟棄該電容器。如果 充電狀態(tài)Vc滿足閾值th3,則在操作137中可以使電容器任意放電， 并且篩選結(jié)束于才喿作138。此外，為了篩選具有比示例的IO法電容 器更高或更低的標稱電容值的電容器，這些參數(shù)是可調(diào)整的。對于 具有較高標稱電容值的電容器(例如，2600法或3000法的電容器) 的篩選操作可以施以更長的等4寺時間t3 (例如，約為幾分鐘或幾小 時)。出于說明的目的，以上已詳細描述了本發(fā)明的用于篩選電容器 的系統(tǒng)和方法。作為整體的本發(fā)明的具體實施例及其特征都不限制 隱含于本發(fā)明中的一般原理。特別地，本發(fā)明不限于具體的尺寸或 結(jié)構(gòu)。在不脫離所闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中所 描述的具體特^正可用于一些實施例中，^f旦是不能用于另外一些中。 可以對上述的公開進行許多其他的修改，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在一些實例中本發(fā)明的一些特征將在缺少其他特;f正的情況 下被采用。因此，說明性的實例不限定本發(fā)明的界限和范圍以及賦 予本發(fā)明的合法保護，該功能由權(quán)利要求及其等同物提供。
權(quán)利要求
1. 一種用于篩選電容器的系統(tǒng)，包^":電源，電連接至用于接收至少一個電容器的連接器；控制器，與所述電源和所述連接器操作地相關(guān)聯(lián)，所述 控制器將來自所述電源的電信號選擇性地施加給所述至少一 個電容器并且選擇性地接收表示所述至少一個電容器的充電 4犬態(tài)的電輸入；以及可由所述控制器執(zhí)行的邏輯指令，所述邏輯指令將所述于針對所述至少一個電容器的漏電流(LC)和自放電(SD) 來篩選所述至少 一個電容器的至少 一個閾值進行比較。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述邏輯指令在進行充電時間tl之后，將所述至少一個電容器的充電 狀態(tài)與閾值thl-低和thl-高進行比較以進行電容篩選；在等待時間t2之后，將所述至少一個電容器的充電狀態(tài) 與閾值th2進行比較以進行等效串聯(lián)電阻(ESR)篩選；以及在等待時間t3之后，將所述至少一個電容器的所述充電 狀態(tài)的所述改變與閾值th3進行比較以進行漏電流(LC)和 自方文電(SD)篩選。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述邏輯指令在進4亍充電時間tl之后，將所述至少一個電容器的所述 充電狀態(tài)的第二改變與閾值thl-低和閾值thl-高進行比較以進 4亍電容篩選；在等待時間t2之后，將所述至少一個電容器的充電狀態(tài) 與閾值th2進行比較以進行等效串聯(lián)電阻(ESR)篩選；以及在等待時間t3之后，將所述至少一個電容器的所述充電 狀態(tài)的所述改變與閾值th3進行比較以進行漏電流(LC)和 自力欠電(SD)篩選。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括輸出裝置，與所述 控制器操作地相關(guān)聯(lián)，用于向用戶報告所述至少一個電容器的 篩選結(jié)果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括主機，用于向用戶 確認所述至少一個電容器的篩選結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器從主機接收所 述至少 一個閾 <直的改變。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括放電開關(guān)，可在篩選操 作之后由所述控制器操作以使所述至少一個電容器放電。
8. —種用于篩選電容器的方法，包括向至少 一個電容器施加電信號；接收表示所述至少 一個電容器的充電狀態(tài)的電輸入； 等待預定時間段；接收表示所述至少一個電容器在所述等待操作之后的第二充電狀態(tài)的第二電輸入；確定所述至少一個電容器的充電狀態(tài)的改變；以及夸所述至少 一個電容器的充電狀態(tài)的所述改變與至少一 個閾值進行比較；以及基于所述比較操作來篩選所述至少一個電容器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括針對以下特征中的至 少一個來篩選所述至少一個電容器電容、等效串聯(lián)電阻(ESR)、漏電流(LC)、和自》文電(SD)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，電容篩選包括在進行充 電時間tl之后，將所述至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值thl-低和thl-高進行比較。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，ESR篩選包括在等待 時間t2之后，將所述至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值th2 進行比較。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，LC和SD篩選包括在 等待時間t3之后，將所述至少一個電容器的所述充電狀態(tài)的 改變與閾值th3進行比較。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括報告所述至少一個 電容器的篩選結(jié)果。
14. 才艮據(jù)4又利要求8所述的方法，進一步包括在所述篩選才喿作之 后，使所述至少一個電容器放電。
15. —種用于篩選電容器的方法，包括對至少一個電容器充電時間tl;在時間tl之后，將所述至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾 值thl-低和thl-高進4亍比較以進行電容篩選操作；在等待時間t2之后，將所述至少一個電容器的所述充電 狀態(tài)與閾值th2進行比較以進行等效串聯(lián)電阻(ESR)篩選操 作；以及在等待時間t3之后，將所述至少一個電容器的所述充電 狀態(tài)的改變與閾值th3進行比較以進行漏電流(LC)和自放 電(SD)篩選才喿作。
16. 4艮據(jù)4又利要求15所述的方法，進一步包4舌如果所述充電狀 態(tài)大于所述閾值thl-高，則丟棄使所述電容篩選操作失敗的任 何電容器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括如果所述充電狀 態(tài)小于所述閾值thl-低，則丟棄使所述電容篩選操作失敗的任 何電容器。
18. 才艮據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括如果所述充電狀 態(tài)小于所述閾值th2，則丟棄使所述ESR篩選操作失敗的任何 電容器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括如果所述充電狀 態(tài)的所述改變大于所述閾值th3，則丟棄4吏所述LC和SD篩 選才喿作失敗的任何電容器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，這些操作由用戶手動實 施。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所有的所述篩選操作都 在一分4中內(nèi)執(zhí)4亍。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于篩選電容器的系統(tǒng)和方法。示例性的方法可以包括對至少一個電容器充電時間t1，然后執(zhí)行以下操作。在充電時間t1之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值th1-低和th1-高進行比較以進行電容篩選操作。在等待時間t2之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)與閾值th2進行比較以進行等效串聯(lián)電阻(ESR)篩選操作。在等待時間t3之后，將至少一個電容器的充電狀態(tài)的改變與閾值th3進行比較以進行漏電流(LC)和自放電(SD)篩選操作。這些篩選操作可以由用戶手動實施和/或由本文中所述的示例性系統(tǒng)自動實施。
文檔編號H01G13/00GK101313380SQ200680043445
公開日2008年11月26日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者卡塞伊·奧凱齊·阿努德, 布魯斯·艾倫·布倫特林格 申請人:麥斯韋爾技術(shù)股份有限公司