在高电流实验室表征装置方面的制造及应用（二）

C.放电电阻

　　（1）根据RC时间常数原理，放电电阻的阻值可根据所需的放电时间来确定。电阻和电容成正比关系，电阻值越大，则时间常数越大（放电时间越长）。

　　根据该原理，适合于150mF电容器的电阻值为9.9?，两者乘积所得的时间常数为1.485s。

　　t=RC （1）

　　同时也采用47μF电容器进行实验以研究电容器特性。如图5所示，该实验装置包括一个电阻、一个电容器和一个函数发生器。函数发生器触发5V的脉冲信号为电容器充电，经过一段时间后电容器放电。

　　图5 电容器放电电路图

　　注释：Function generator （5V）--函数发生器 （5V）

　　可观察到，采用10?电阻时，电容器放电耗时2.6ms；采用1k?电阻时，放电时间则延迟至39.2ms。表1汇总不同电阻值所对应的电容器放电时间。据观察，电容器放电时间的增加与电阻值的增加成正比关系。

　　表1 电容器放电时间

　　四、应用

　　图6（a）为用于高电流测量的实验室装置。所需的输出电流约为60A，且与常规装置相比，新的实验室装置不存在偏差。事实上，由于放电电阻效应，新装置的供电电压波纹较少。测量结果对比见图7。

　　图 6 用于高电流测量的实验室装置：（a） 当箱门关闭时导通 （b） 箱门打开时断开

　　图 7 测量结果：（a） 旧实验室装置 （b） 采用移动箱的新实验室装置

从图6 （b） 中还可看出，当箱门打开时，测量会立即中断。如此可避免实验室事故，并能让实验室装置更加整齐有序。由于购买新的品牌高电压电源成本较高，所以在测量装置中采用电容器的方案无需购买高电压电源即可实现目的。

　　示波器下方的绿色波形代表被测设备的负载电流 （IL）。短路电流的初始高峰电流限值始终大于重复性的电流限值。当被测设备开启时，它会立即进入电流限制模式。第一个波峰表示被测设备达到电流限制模式，随后的重复性电流限值则是根据设备的具体结温而确定的。换句话说，设备立即开始进一步 限制输出的电流，直至达到重复性波峰。到达结温时，被测设备进入热关断模式，最终，观察到设备在过温关断和电流限值运行之间反复切换。

　　短路测量结果汇总于表2，表中同时列出采用和不采用移动箱这两种情况下的重复性电流限值IL（SCR）以进行对比。

　　表2 短路测量结果

　　五、总结和后续工作

　　如上所述，已成功设计和制造了一种名为移动箱的便携式树脂玻璃箱盒。使用该装置成功完成了高电流测量，且电压波纹较小，被测电流对比证明了该设计的有效性。实验室自动集成功能将在后续工作中进行研究，目的是改善和增强移动箱的功能性。