用于USB充电器测试的负载模块、测试装置和自动测试系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于USB充电器测试的负载模块、测试装置和自动测试系统。

背景技术：

测试USB充电器各项性能指标如输出电压、输出功率、过流保护、短路保护、过载保护、过热保护等是否符合要求，一般使用电子负载等设备，但这类设备不仅价格贵、体积大而且通道数少。为了解决实际生产出货的要求，急需一款自动化程度高、通道数多、功能强的USB充电测试设备。

目前USB充电检测设备主要有两种方案：

其一，使用电子负载。价格贵、体积大而且通道数少，一次只能测试1-2个pin脚的电压，接线也麻烦。

其二，使用功率电阻。功率电阻价格低，但是发热大散热差，分散不便于控制。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于USB充电器测试的负载模块、测试装置和自动测试系统。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于USB充电器测试的负载模块，其特征在于：所述的负载模块由第一换路继电器、第二换路继电器、短路继电器、半载电阻、满载电阻和USB接口组成；所述第一换路继电器的动作触点和半载电阻组成第一串联支路，所述第二换路继电器的动作触点和满载电阻组成第二串联支路，所述短路继电器的动作触点、第一串联支路和第二串联支路组成并联电路，该并联电路的一端与所述USB接口的Vbus端连接，该并联电路的另一端与所述USB接口的GND端连接，并且，满足：R1＝U/I1，R2＝U/I2，其中，R1和R2分别所述半载电阻和满载电阻的阻值，U为被测试USB充电器的输出电压，I1和I2分别为被测试USB充电器的半载电流和满载电流。

一种用于USB充电器测试的测试装置，其特征在于：所述的测试装置设有处理器系统、驱动模块、至少一个所述的负载模块、模数转换模块和用于为测试装置供电的电源系统；所述处理器系统通过所述驱动模块分别连接每一个所述负载模块中第一换路继电器的控制端、第二换路继电器的控制端和短路继电器的控制端，使得所述处理器系统能够依据接收到的控制信号分别控制每一个所述第一换路继电器、第二换路继电器和短路继电器的动作触点接通或断开；并且，所述处理器系统通过所述模数转换模块分别连接每一个所述负载模块中USB接口的Vbus端、D+端和D-端，使得每一个所述Vbus端、D+端和D-端的电压模拟信号均能够转换为电压数字信号后发送给所述处理器系统。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的处理器系统由型号为STM32F427的ARM处理器及其外围电路组成。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的驱动模块采用型号为ULN2003的驱动芯片。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的模数转换模块采用三片型号为AD7606的模数转换芯片。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的测试装置还设有通信模块；所述通信模块与所述处理器系统连接，所述处理器系统能够通过所述通信模块接收由上位机发送的所述控制信号，且所述处理器系统能够通过所述通信模块将接收到的所述电压数字信号发送给所述上位机。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的通信模块为RS232通信模块。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的RS232通信模块由型号为ADUM3251的通信芯片和DB9接口连接组成。

一种用于USB充电器测试的自动测试系统，其特征在于：所述的自动测试系统设有上位机、SN码扫描仪和所述的测试装置；所述SN码扫描仪的输出端连接所述上位机，所述测试装置通过所述通信模块连接所述上位机；所述SN码扫描仪用于扫描被测试USB充电器的SN码，所述上位机将属于同一个被测试USB充电器的SN码和电压数字信号成组进行保存，其中，所述电压数字信号由所述测试装置通过所述通信模块发送给所述上位机。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的自动测试系统还设有输入设备和显示器；所述输入设备和显示器分别连接所述上位机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型利用负载模块，能够方便的控制被测试USB充电器的USB接口工作在半载、满载、过载、短路保护、空载五种工作状态，以使得本实用新型的测试装置能够利用模数转换模块同时对处于相应工作状态下的USB接口的三个通道即Vbus端、D+端和D-端进行检测，因此，本实用新型具有测试功能丰富、测试效率高的优点。

第二，本实用新型的测试装置可以设置多组负载模块，以同时分别对多个USB充电器的多个USB接口进行测试。

第三，本实用新型能够成组接收保存属于同一个被测试USB充电器的SN码和电压数字信号，其操作使用方便、便于观测和记录数据，使得测试效率大大提高、成本降低。

第四，本实用新型采用功率电阻和继电器组成负载，具有测试可靠性高、成本低的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的测试装置的电路原理框图；

图2为本实用新型的自动测试系统的电路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开的是一种用于USB充电器测试的负载模块，其发明构思为：本实用新型的负载模块由第一换路继电器、第二换路继电器、短路继电器、半载电阻、满载电阻和USB接口组成；第一换路继电器的动作触点和半载电阻组成第一串联支路，第二换路继电器的动作触点和满载电阻组成第二串联支路，短路继电器的动作触点、第一串联支路和第二串联支路组成并联电路，该并联电路的一端与USB接口的Vbus端连接，该并联电路的另一端与USB接口的GND端连接，并且，满足：R1＝U/I1，R2＝U/I2，其中，R1和R2分别半载电阻和满载电阻的阻值，U为被测试USB充电器的输出电压，I1和I2分别为被测试USB充电器的半载电流和满载电流。

如图1所示，本实用新型还公开了一种用于USB充电器测试的测试装置，设有处理器系统、驱动模块、至少一个上述负载模块、模数转换模块和用于为测试装置供电的电源系统；处理器系统通过驱动模块分别连接每一个负载模块中第一换路继电器的控制端、第二换路继电器的控制端和短路继电器的控制端，使得处理器系统能够依据接收到的控制信号分别控制每一个第一换路继电器、第二换路继电器和短路继电器的动作触点接通或断开；并且，处理器系统通过模数转换模块分别连接每一个负载模块中USB接口的Vbus端、D+端和D-端，使得每一个Vbus端、D+端和D-端的电压模拟信号均能够转换为电压数字信号后发送给处理器系统。

本实用新型的测试装置的使用方式如下：

首先，用测试装置的一个负载模块对应于一个被测试USB充电器的的一个USB接口进行测试，用USB数据线将每一个被测试USB充电器的USB接口与对应的负载模块的USB接口进行连接，并且，将被测试USB充电器通电，本实用新型的测试装置通电；

然后，分别对每一个被测试USB充电器进行测试，包括：

其一、半载电流检测项目：向处理器系统发送控制信号，以控制第一换路继电器的动作触点接通，而第二换路继电器和短路继电器的动作触点则均断开，相当于仅阻值为R1的半载电阻接在USB接口的Vbus端与GND端之间，使得USB接口的Vbus端的输出电流为被测试USB充电器的半载电流，被测试USB充电器的USB接口工作在半载状态。从而，处理器系统通过模数转换模块采集到被测试USB充电器的USB接口工作在半载状态时的Vbus端、D+端和D-端的电压变化。

其二、满载电流检测项目：向处理器系统发送控制信号，以控制第二换路继电器的动作触点接通，而第一换路继电器和短路继电器的动作触点则均断开，相当于仅阻值为R2的满载电阻接在USB接口的Vbus端与GND端之间，使得USB接口的Vbus端的输出电流为被测试USB充电器的满载电流，被测试USB充电器的USB接口工作在满载状态。从而，处理器系统通过模数转换模块采集到被测试USB充电器的USB接口工作在满载状态时的Vbus端、D+端和D-端的电压变化。

其三、过载保护检测项目：向处理器系统发送控制信号，以控制第一换路继电器和第二换路继电器的动作触点均接通，而短路继电器的动作触点则均断开，相当于阻值为R1的半载电阻和阻值为R2的满载电阻并联接在USB接口的Vbus端与GND端之间，使得USB接口的Vbus端在理论上的输出电流超过其最大输出能力，被测试USB充电器的USB接口工作在过载状态。从而，处理器系统通过模数转换模块采集到被测试USB充电器的USB接口工作在过载状态时的Vbus端、D+端和D-端的电压变化。

其四、短路保护检测项目：

向处理器系统发送控制信号，以控制短路继电器的动作触点均接通，相当于USB接口的Vbus端与GND端短路，使得被测试USB充电器进入短路保护状态。从而，处理器系统通过模数转换模块采集到被测试USB充电器处于短路保护状态时其USB接口的Vbus端、D+端和D-端的电压变化。

其五、空载电压检测项目：向处理器系统发送控制信号，以控制第一换路继电器、第二换路继电器和短路继电器的动作触点则均断开，USB接口的Vbus端与GND端之间空载，使得被测试USB充电器的USB接口处于空载状态。从而，处理器系统通过模数转换模块采集到被测试USB充电器的USB接口处于空载状态时的Vbus端、D+端和D-端的电压变化。

在上述发明构思的基础上，本实用新型采用以下优选的结构：

作为本实用新型的优选实施方式：处理器系统优选由型号为STM32F427的ARM处理器及其外围电路组成。驱动模块优选采用型号为ULN2003的驱动芯片。模数转换模块优选采用三片型号为AD7606的模数转换芯片，其精度高并具有16位8通道。

作为本实用新型的优选实施方式：测试装置还设有通信模块；通信模块与处理器系统连接，处理器系统能够通过通信模块接收由上位机发送的控制信号，且处理器系统能够通过通信模块将接收到的电压数字信号发送给上位机。通信模块优选为RS232通信模块，该RS232通信模块优选由型号为ADUM3251的通信芯片和DB9接口连接组成。

如图2所示，本实用新型还公开了一种用于USB充电器测试的自动测试系统，设有上位机、SN码扫描仪和上述测试装置；SN码扫描仪的输出端连接上位机，测试装置通过通信模块连接上位机；SN码扫描仪用于扫描被测试USB充电器的SN码，上位机将属于同一个被测试USB充电器的SN码和电压数字信号成组进行保存，其中，电压数字信号由测试装置通过通信模块发送给上位机。

作为本实用新型的优选实施方式：自动测试系统还设有输入设备和显示器；输入设备和显示器分别连接上位机；输入设备包括鼠标和键盘，用于向上位机输入上述控制信号，上位机优选采用工业无风扇PC机。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。例如：通信模块还可以采用其它有线通信模块或者无线通信模块。