一种USBtype-C通信线综合测试仪的制作方法

一种usb type
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c通信线综合测试仪
技术领域
1.本发明涉及一种通信线综合测试仪,特别涉及一种usb type
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c通信线综合测试仪。


背景技术：

2.在消费类电子产业，usb type
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c接口已经大范围普及，作为配套的usb type
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c通信线有着十分广大的市场，广泛应用于常见的电子产品，作为终端产品的充电和数据交换的载体，例如：手机，笔记本电脑，台式电脑，数码相机，耳机，移动硬盘，投影仪，游戏机等有十分广阔的市场需求。
3.现在市面上的usb type
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c通信线根据终端产品的不同要求，大致分为两种规格：一种是较低的充电速度，对应的最大电流为3a; 另一种则对充电速度有较高的要求，最大电流为5a 。为了保证电子产品充电的安全性，这两种规格的usb type
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c通信线均须经过严格的功能测试方可流入市场，不合格的通信线无法保证充电质量，容易引发各类事故，由此面向usb type
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c通信线的测试仪器应运而生。
4.现有的usb type
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c通信线测试方法，主要采用多种专业仪器来进行，包括：“稳压直流电源”，“数字万用表”，“电子负载”，“usb协议分析仪”。这几种专业仪器有很多缺点，主要有如下几方面：1、体积庞大，笨重，上述专业仪器普遍体积偏大，重量多为20kg左右，日常保养维护极不方便。
5.2、成本高昂，上述专业仪器目前市售的价格普遍在数千元左右，尤其是“usb协议分析仪”普遍在万元以上。
6.3、上述几种仪器彼此之间需要复杂的接线，才能形成完整的测试环境。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种体积小、元件数量较少、接口统一的usb type
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c通信线综合测试仪。
8.本发明所采用的技术方案是：本发明包括外置电源适配器power adapter、dcdc转换电路dc
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dc、模数转换电路dac、模块化电子负载eload board、降压变换器电路buck converter、数字万用表dmm circuit、第一微控制器mcu1及两个pd协议管理器pd manage circiut；所述外置电源适配器power adapter与所述降压变换器电路buck converter连接，所述降压变换器电路buck converter为各个电路模块提供工作电压，所述降压变换器电路buck converter根据所述模数转换电路dac输入过来的电压值调整自身的最终输出的电压，所述模数转换电路dac、所述模块化电子负载eload board、所述数字万用表dmm circuit及两个所述pd协议管理器pd manage circiut均与所述第一微控制器mcu1连接，同时所述第一微控制器mcu1为计算机提供通信接口，两个所述pd协议管理器pd manage circiut均与所述数字万用表dmm circuit，两个所述pd协议管理器pd manage circiut分
别连接一个转接板，其中一个所述pd协议管理器pd manage circiut与所述模块化电子负载eload board连接，所述pd协议管理器pd manage circiut在两个type
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c产品之间串联连接。
9.进一步，所述一种usb type
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c通信线综合测试仪还包括过压电路及电源极性反转保护电路ovp&rpp，所述外置电源适配器power adapter经过所述过压电路及电源极性反转保护电路ovp&rpp后与所述dcdc转换电路dc
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dc连接。
10.进一步，两个所述pd协议管理器pd manage circiut分别通过第二微控制器mcu2与所述第一微控制器mcu1通讯。
11.进一步，所述第二微控制器mcu2为atmega328型号芯片。
12.进一步，所述第一微控制器mcu1为fusb302bmpx型号芯片。
13.进一步，所述第一微控制器mcu1为stm32系列mcu，所述第一微控制器mcu1控制并读取各个子模块的测试结果，并且可以通过usb接口将最终结果上传至计算机；所述子模块包括所述模块化电子负载eload board、所述降压变换器电路buck converter、所述数字万用表dmm circuit、所述pd协议管理器pd manage circiut。
14.进一步，所述降压变换器电路buck converter由tps5450dda型号芯片及ad8422armz型号芯片组成，改变所述ad8422armz型号芯片的负反馈段的输入电压，所述tps5450dda型号芯片的输出电压随之改变，从而组成输出可调节的稳压直流电源，所述降压变换器电路buck converter最大电压电流输出规格为20v、5a。
15.进一步，所述模块化电子负载eload board包括op27gsz型号芯片，ad8422armz型号芯片及irfp150npbf型号n型的mos管组成；通过改变op27gsz型号芯片的负反馈端电压，可以相应调节所述mos管的吸收电流，从而实现电子负载的功能。
16.进一步，所述数字万用表dmm circuit采用ad7124
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4bruz型号的模拟数字转换芯片，用于24位高精度分辨率，有八个输入通道，实时采集各个子模块的数据，并传输至所述第一微控制器mcu1。
17.本发明的有益效果是：相对于传统的专业仪器的这些缺点，本发明具有如下优点：1、减小了体积：本发明提出的方案从以下几个方面解决这一问题：采用集成化发明，整合成一个小型模块，同时兼具“稳压直流电源”，“数字万用表”，“电子负载”，“usb协议分析仪”几种专业仪器原有的功能，可最大化减小综合测试仪的体积。
18.2、降低了成本：本发明通过外置电源适配器方案，同时极大的精简了电路的复杂程度，同时物料上采用市面应用广泛的集成ic，减少领域专用物料，因而成本相对低廉。
附图说明
19.图1是本发明的系统框图；图2是过压电路及电源极性反转保护电路；图3是所述第一微控制器mcu1的电路；图4是buck converter电路；图5是eload board电路；
图6是dmm 电路；图7是pd manage电路。
具体实施方式
20.在本实施例中，该发明的系统由外置电源适配器、dcdc转换电路、自模数转换电路dac、模块化电子负载、pd协议管理器、微控制器mcu组成。
21.图1是发明系统框图，其中power adapter为各个电路模块提供工作电压；ovp&rpp电路可以提供过电压及电源极性反转保护，防止发生危险；微处理器mcu则为计算机提供通信接口；buck converter则可以根据从模数转换电路dac输入过来的电压值，从而调整自身的最终输出的电压，达到与“稳压直流电源”相同的功能；eload board为小型模块化“电子负载”；dmm circuit为模块化的“数字万用表”；pd manage circiut则是模块化的”usb协议分析仪”。
22.图2是ovp&rpp电路，该电路提供过压及电源极性反转保护，过压保护主要是利用二极管的过压击穿效应，当电压高于一定值时，二极管击穿，二极管击穿的同时导致场效应管快速关断，从而保护后面的电路不受过高的电压损害；电源极性反转保护同样是利用二极管单向导通的特性，当电源极性反转时，电流无法通过场效应管，从而保护后面的电路不受反转的电压损害。
23.图3是所述第一微控制器mcu1的电路，第一微处理器mcu1采样意法半导体公司生产的stm32系列mcu，主要作用是控制并读取各个子模块(“稳压直流电源”模块，“数字万用表”模块，“电子负载”模块，“usb协议分析仪”模块)的测试结果，并且可以通过usb接口将最终结果上传至计算机，从而实现与自动化生产线的配套。
24.图4是buck converter电路，该电路主要由ti公司的芯片tps5450dda及adi公司的芯片ad8422armz组成，改变ad8422armz负反馈段的输入电压，tps5450dda的输出电压亦可随之改变，从而组成输出可调节的“稳压直流电源”，其最大输出规格为20v 5a。
25.图5是eload board电路，该电路为小型模块化了的“电子负载”，主要有ti公司的芯片op27gsz，adi公司的芯片ad8422armz及infineon公司的n型mos管irfp150npbf组成，通过改变op27gsz的负反馈端电压，可以相应调节mos管irfp150npbf的吸收电流，从而实现“电子负载”的功能。
26.图6是dmm 电路，dmm 电路采用adi公司的ad7124
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4bruz模拟数字转换芯片，用于24位高精度分辨率，有八个输入通道，可以实时采集各个子模块的数据，并传输至mcu，计算测量结果是否合格。
27.图7是pd manage电路，pd manage电路是模块化的“usb协议分析仪”，主要由安森美半导体公司的芯片fusb302bmpx构成，可用于解析usb pd协议数据包，并将数据传至mcu，由mcu实现人机交互或者实现自动化生存配套, 本模块为核心部件，它在两个type
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c产品之间串联连接，并被动方式捕获cc1和cc2信号之间的所有通信，可同时捕获和真实实时显示和解码捕获的数据，并记录记录usb type
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c 连接器上的电源传输协议流量。
28.本发明可实现用mcu调节模数转换器dac 输出的控制电压来调节“稳压直流电源”模块的最终高压输出电压值，以及“电子负载”的吸收电流值，它们之间存在比例换算关系。
29.（1）“稳压直流电源”模块输出电压值计算：
模数转换器dac输出的控制电压范围(vdac1)：0~5v“稳压直流电源”模块模块的最终电压输出电压范围(vbus)：0~20vdac控制电压(vdac1)与最终高压(vbus)对应关系及计算公式如下：vbus = (vdac1 x 4) + 1.221 （单位: 伏特）。
30.（2）“电子负载”模块的吸收电流计算：模数转换器dac输出的控制电压范围(vdac2)：0~5v“电子负载”模块的吸收电流范围(ibus)：0~5adac控制电压(vdac2)与吸收电流范围(ibus)对应关系及计算公式如下：ibus = vdac2 x 2/3（单位: 安培）。
31.因此本发明相对于现有技术具有如下优点：减小体积；减少元器件的使用数量，无需采购专业仪器，降低成本；统一接口，方便与自动化生产线形成配套。
32.虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。