发明内容
有鉴于此,本发明的一个主要目的在于提供一种检测电路异常电流的方法,简化检测操作、提高检测电路异常电流的效率。
本发明的另一个主要目的在于提供一种检测电路异常电流的装置,简化检测操作、提高检测电路异常电流的效率。
为达到上述目的,本发明提供了一种检测电路异常电流的方法,该方法包括:
设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,在电子产品额定的电压范围内调节精密电源的电压;
当所述电子产品输入电流随精密电源电压的调节正比例变化时,表示与电池相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;
当所述电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,表示与电池相连的低压差线性稳压LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路电流异常;
当所述电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,表示与电池相连的直流-直流DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路电流异常。
具有多个串联的第一后级电路,该方法进一步包括:
依次断开每个第一后级电路上串接的滤波磁珠电感并串接电流表,用以在电流表读数没有超出预先设定的第一电流阈值时表示该电流表当前所在第一后级电路电流异常,在电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时表示该电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路、或该电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,该方法进一步包括:
将电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,表示电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路电流异常;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,表示电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
所述电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,该方法进一步包括:
断开DC-DC开关电源电路与其供电的第三后级电路之间串接的大功率电感并串接电流表,用以在电流表读数没有超出预先设定的第二电流阈值时表示DC-DC开关电源电路电流异常,在电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,表示该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常、或该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,该方法进一步包括:
将电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,表示该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,表示该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
所述电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,该方法进一步包括:
设置精密电源电压略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压,将精密电源电压的正极与LDO电路输出端的滤波电容非接地端相连,负极与滤波电容的接地端相连,用以在所述LDO电路电流没有超出预先设定的第三电流阈值时表示所述LDO电路电流异常,在所述LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时表示所述LDO电路供电的第二后级电路、或所述LDO电路和其供电的第二后级电路电流异常。
所述LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时,该方法进一步包括:
将精密电源的电流值换算为电池的等效输入电流值;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,表示所述LDO电路和所述LDO电路供电的第二后级电路电流异常;
当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,表示所述LDO电路供电的第二后级电路电流异常。
所述第一电流阈值、第二电流阈值、第三电流阈值根据电子产品技术规范、或者实际应用中测试得出的经验值进行设置。
一种检测电路异常电流的装置,该装置包括:
第一精密电源,其代替电子产品的电池作为电压源;
第一调节单元,在电子产品额定的电压范围内调节第一精密电源的电压;
第一检测单元,检测电子产品输入电流,
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节正比例变化时,确定与电池相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节维持不变时,确定与电池相连的低压差线性稳压LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路电流异常;
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节反比例变化时,确定与电池相连的直流-直流DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路电流异常。
该装置进一步包括第一电流表和第二检测单元,其中,
第一电流表在具有多个串联的第一后级电路中,依次代替每个第一后级电路上串接的滤波磁珠电感;
第二检测单元在第一电流表读数没有超出预先设定的第一电流阈值时,确定该第一电流表当前所在第一后级电路电流异常;在第一电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,确定该第一电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路、或该第一电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
该装置进一步包括:第一计算单元和第一比较单元,其中,
第一计算单元,在第一电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,将第一电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第一比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
该装置进一步包括:第二电流表和第三检测单元,其中,
第二电流表,在电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,代替DC-DC开关电源电路与其供电的第三后级电路之间串接的大功率电感;
第三检测单元,在第二电流表读数没有超出预先设定的第二电流阈值时确定DC-DC开关电源电路电流异常;在第二电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,确定该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常、或该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
该装置进一步包括:第二计算单元和第二比较单元,其中,
第二计算单元,在第二电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,将第二电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第二比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
该装置进一步包括:第二精密电源、第二调节单元和第四检测单元,其中,
第二精密电源的正极与LDO电路输出端的滤波电容非接地端相连,负极与滤波电容的接地端相连;
第二调节单元,在电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,调节第二精密电源电压略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压;
第四检测单元,检测LDO电路电流,在LDO电路电流没有超出预先设定的第三电流阈值时确定LDO电路电流异常,在LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时确定LDO电路供电的第二后级电路、或LDO电路和其供电的第二后级电路电流异常。
该装置进一步包括:第三计算单元和第三比较单元,其中,
第三计算单元,在LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时,将第二精密电源的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第三比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定LDO电路和LDO电路供电的第二后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定LDO电路供电的第二后级电路电流异常。
第一电流阈值、第二电流阈值、第三电流阈值根据电子产品技术规范、或者实际应用中测试得出的经验值进行设置。
由上述的技术方案可见,本发明提供的检测电路异常电流的方法及装置,通过设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,在电子产品额定的电压范围内调节精密电源的电压;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节正比例变化时,表示与电池电路相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,表示与电池相连的LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,表示与电池相连的DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路电流异常。可以简化检测操作、降低分析难度、减少检测时间、提高检测电路异常电流的效率以及检测成功率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供的检测电路异常电流的方法及装置,通过设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,在电子产品额定的电压范围内调节精密电源的电压;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节正比例变化时,表示与电池相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,表示与电池相连的低压差线性稳压LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,表示与电池相连的直流-直流DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路电流异常。进一步地,对于复杂的多路LDO电路可以通过外加电源强制取代法测量各路LDO电路上的电流消耗。
以下以手机为例进行说明,所应注意的是,对于其它便携式电子产品的异常电流检测方法,与手机异常电流检测方法相类似,在此不再赘述。
手机中出现的异常电流主要是由于电路中存在漏电流,该漏电流为输入电流的一部分,使得手机中电流比设定的阈值大,该阈值为手机技术规范中规定的值、或者实际应用中测试得出的经验值,如果从电路检测得到的电流超出设定的阈值,则该电路存在异常电流,即该电路存在漏电流消耗,以下以异常电流为漏电流为例进行说明。
下面先对手机供电系统的电路特性进行分析说明。
图1为手机供电系统的电路结构示意图,参见图1,手机中所有电路都通过供电系统供电,供电系统包括电池以及与电池连接的供电电路,通过对与电池连接的供电电路的分析,可以将与电池连接的供电电路分为三部分供电电路:第一供电电路为与电池直接相连的后级电路,电池电压直接为与电池相连的后级电路供电,该后级电路为由电池供电的第一后级电路;第二供电电路为LDO电路,电池电压通过LDO电路变换后输出LDO电路电压,为与LDO电路相连的后级电路供电,该后级电路为LDO电路供电的第二后级电路;第三供电电路为DC-DC(升压/降压)开关电源电路,电池电压通过DC-DC(升压/降压)开关电源电路变换后输出DC-DC开关电源电路电压,为与DC-DC开关电源电路相连的后级电路供电,该后级电路为DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路,其中,
LDO电路,LDO电路具有稳压性能好、输入电流等于输出电流、输入-输出压差小,在输入电压略高于额定输出电压的条件下稳定工作的特点,因而,LDO电路的输出电压基本上不会随着输入电压(电池电压)的改变而改变,维持输出功率恒定,即当输入电压(电池电压)升高/降低时,LDO电路的输出电压不变,转换效率相应降低/升高,并维持输出电流不变。
根据上述电路特性,如果与电池相连的由该LDO电路供电的电路(包括LDO电路以及与该LDO电路相连的后级电路)的电流异常,假设输入电压为V1时,对应的输入电流为I1,其中包含漏电流i1,当输入电压为V2时,由于LDO电路的输出电压及输出功率维持不变,则输出电流也维持不变,因而,输入电流维持不变,仍然为I1,I1中包含的漏电流i1也保持不变,使得电路中异常电流(漏电流)不会随着输入电压改变而改变,即,如果确定与电池相连的由LDO电路供电的电路存在漏电流消耗,该漏电流消耗维持恒定,不随输入电压改变而改变。
与电池直接相连的后级电路,该电路中,电池电压直接为与电池相连的后级电路供电,由于该后级电路中的器件一般为发光二极管灯等阻性元器件,可以近似等效为一个电阻,因此,电压电流遵循欧姆定律,如果与电池相连的后级电路存在漏电流消耗,则电路中漏电流与电池电压成正比,即电池电压升高,漏电流相应增大。
DC-DC开关电源电路,该电路具有转换效率高、输入功率近似等于输出功率、输出电压不随输入电压的改变而改变的特点,其中,输入功率为DC-DC开关电源电路输入电压与输入电流及转换效率的乘积,输出功率为输出电压与输出电流的乘积,当输入电压(电池电压)在较小范围内变化时,电路的转换效率可以认为近似为常数,维持恒定的输入、输出功率,即当输入电压(电池电压)升高/降低时,DC-DC开关电源电路的转换效率不变,输入电流相应降低/升高,相应地,漏电流也相应降低/升高。
因而,依据上述分析,如果与电池相连的由该DC-DC开关电源电路供电的电路(包括DC-DC开关电源电路以及与该DC-DC开关电源电路相连的后级电路)存在漏电流消耗,则电路中漏电流将随着电池电压的升高而降低。
所应说明的是,实际应用中,上述第三供电电路的后级电路中,可以串接/并接第一供电电路,第一供电电路再与其后级的电路相连。
本实施例中,上述对LDO电路以及DC-DC开关电源电路特性的分析,具体可参见相关文献,在此不再对电路特性的推导进行描述。
这样,测定手机中的电流消耗,如果测定得到的手机电流大于设定的阈值,则可以确定该手机中电路存在异常电流(漏电流),对于存在漏电流的由供电系统供电的电路,如果使用精密电源或不同电压值(不超出手机使用电压范围,例如3.5V、4.0V以及4.2V电压值)的电池取代手机中的电池对手机进行供电,即将精密电源的正极与手机中的电池正极相连的线路相连,将精密电源的负极与手机中的电池负极相连的线路相连,调节精密电源电压在设定的范围内(不超出手机使用电压范围)变化,例如从3.5V~4.2V变化,检测出手机电流的变化情况,并依据上述对第一供电电路~第三供电电路及相应连接的后级电路特性的分析,从而可以迅速检测并确定漏电流发生在与第一供电电路或是与第二供电电路或是与第三供电电路相连的后级电路上,在确定漏电流所属的供电电路的后级电路后,再对该供电电路的后级电路进行分析,分析的方法可以是现有技术提到的方法,也可以采用本发明实施例提出的方法,以进一步提高分析的效率,关于本发明实施例提出的方法,在后续中进行详细描述。
依据对第一供电电路~第三供电电路及相应连接的后级电路特性的分析,确定出漏电流所属的供电电路的后级电路具体为:
升高精密电源电压,如果:
手机电流随精密电源电压升高而升高,表示与电池相连的由电池供电的第一后级电路存在漏电流;
手机电流随精密电源电压升高维持不变,表示与电池相连的LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路存在漏电流;
手机电流随精密电源电压升高而降低,表示与电池相连的DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路存在漏电流。
由上述可见,本发明可以通过设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,调节精密电源电压,检测出手机电流的变化情况,依据第一供电电路~第三供电电路及相应连接的后级电路特性的分析,确定出漏电流所属的供电电路,从而避免了对其他两路供电电路及其连接的后级电路的分析,简化了检测操作,提高了检测电路异常电流的效率。
实际应用中,对于大部分的手机平台,直接与电池和与DC-DC开关电源电路相连的后级电路较少,举例来说,手机供电系统电路一般包含两至三路分别与电池电路以及DC-DC开关电源电路相连的后级电路,因而,在确定了漏电流发生在与电池相连的由电池供电的后级电路上,或与电池相连的由DC-DC开关电源电路供电的电路上时,再从该电路中检测出漏电流发生的具体电路,可以利用电池电路、或DC-DC开关电源电路的其他一些物理特性进行分析。
对于确定漏电流发生在与电池相连的DC-DC开关电源电路、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路上的情形,由于DC-DC开关电源电路的输出电路,即DC-DC开关电源电路与其供电的第三后级电路之间的电路上串接有大功率电感。因此,可以将串接的大功率电感断开,串接电流表,当电流表读数没有超出DC-DC开关电源电路设定的阈值(第二电流阈值)时,则表明该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路正常,该DC-DC开关电源电路存在漏电流;否则,该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路、或DC-DC开关电源电路和DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路存在漏电流。
所应说明的是,对于电流表读数超出预先设定的第二电流阈值的情形,本发明实施例可以利用将电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,表示该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路相连的后级电路(该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路)电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,表示与该DC-DC开关电源电路相连的后级电路电流异常。关于该换算方法,详见后面的相关描述,在此不再赘述。
对于确定漏电流发生在与电池相连的由电池供电的后级电路(由电池供电的第一后级电路)上的情形,与电池相连的由电池供电的后级电路上也串接有滤波磁珠电感,如果该后级电路具有多个串联的第一后级电路,检测漏电流的方法可以是依次断开每个第一后级电路上串接的滤波磁珠电感并串接电流表,用以在电流表读数没有超出预先设定的第一电流阈值时表示该电流表当前所在第一后级电路电流异常,在电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时表示该电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路、或该电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常,或者,还可以直接拆除电路上的器件,如发光二极管、射频功率放大器(RFPA)来检测电流情况,以确定是否存在漏电流。
对于确定漏电流发生在与电池相连的由LDO电路供电的电路上的情形,大部分手机平台都有10路左右的LDO电路及其相连的后级电路,高端平台更是有接近20路的LDO电路及其相连的后级电路,由于利用零欧姆电阻方法或者割断PCB走线法进行分析极不方便,因而,本发明实施例对检测LDO电路漏电流的方法进行详细描述。
图2为LDO电路结构示意图,参见图2,该LDO电路包括:用作电流主通道的、具有极低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET电路1、肖特基二极管电路2、取样电阻电路3、分压电阻电路4、过流保护(Over-Current Protection)电路5、过温保护电路6、精密基准源(Bandgap Reference)电路7、差分放大电路8、延迟电路9、电阻R1、电阻R2、POK MOSFET电路10以及其它专用晶体管电路,上述电路集成在一个芯片上,其中,POKMOSFET电路10具有输出状态自检、延迟安全供电功能。其工作原理概略描述如下:输出电压通过分压电阻(电阻R1、电阻R2)采样反馈到差分放大电路的输入端。差分放大电路的负端连接到精密基准源电路提供的参考电压(V
ref),差分放大电路通过负反馈调整输出电流使输出电压(V
out)保持不变,即:
对于该LDO电路,差分放大电路通过负反馈来调控开关管(MOSFET 1)的通断时间来实现对输出电压的调节,例如,对于一个设定输出电压为1.8V的LDO电路,如果输出端电压大于1.8V,负反馈控制减小开关管的导通时间或者导通的频率,以使输出电压稳定在设定的1.8V;如果输出端电压始终大于1.8V(例如1.9V),负反馈控制将会完全关断开关管让LDO电路处于睡眠状态。
实际应用中,对于LDO电路,由于内部无法集成大电容,所有LDO电路的输出端需要经过外接电容滤波后才能获得稳定的输出电压,以供给后级电路使用,滤波电容的一极与LDO电路的输出端相连,另一极与地相连。
因此,对于与LDO电路相连的后级电路,可以在保留现有LDO电路的基础上,通过在LDO电路的输出与地之间并联精密电源,精密电源的电压设定为略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压,这样,可以避免当外加的精密电源电压大于LDO电路的输入电压0.3V以上时,MOSFET 1内置的寄生肖特基二极管2将会导通,造成精密电源电压对LDO电路的输入电压倒灌的现象发生。较佳地,精密电源电压设定为小于或等于LDO电路设定的输出电压与0.1V之和,例如,对于设定输出电压为1.8V的LDO电路,可以设置精密电源电压为1.82V,使得电源消耗从电池端完全转移到外加的精密电源端。
这样,在检测中,对于每一路LDO电路,将精密电源电压的正极与LDO电路输出端的滤波电容一端相连,负极与手机电路的任意地相连,较佳地,与滤波电容的另一端,即接地极相连,如果该LDO电路电流没有超出设定的该LDO电路阈值(第三电流阈值),则表明与该LDO电路相连的后级电路(LDO电路供电的第二后级电路)正常,该LDO电路存在漏电流;否则,与该LDO电路相连的后级电路、或该LDO电路和与该LDO电路相连的后级电路存在漏电流。
对于该LDO电路相连的后级电路、或,该LDO电路和与该LDO电路相连的后级电路存在漏电流的情形,如前所述,还可以将检测得到的精密电源的电流值进行换算,换算为电池的等效输入电流值,如果等效输入电流值与电池的实际输入电流相符,即等效输入电流与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,则表明漏电流只发生在该LDO电路相连的后级电路;如果等效输入电流值与电池的实际输入电流值不相符,即等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,则表明漏电流发生在LDO电路和与该LDO电路相连的后级电路上。
基于上述的分析,以下对本发明检测电路漏电流的方法及装置进行说明。
图3为本发明检测电路漏电流的方法流程示意图,参见图3,该流程包括:
步骤301,检测电子产品输入电流,确定电子产品输入电流超出预先设定的电子产品输入电流阈值,执行步骤302;
本实施例中,以手机为例,检测手机输入电流可以是利用手机内部的电池作为电压源,也可以是利用精密电源代替手机内原电池作为电压源,这样,后续检测中,则可以通过直接调试精密电源进行检测,检测手机输入电流为现有技术,在此不再赘述。
预先设定的手机输入电流阈值包括手机技术规范规定的输入电流阈值、或者实际应用中测试得出的经验值。
如果电子产品输入电流没有超出预先设定的电子产品输入电流阈值,则结束该流程。
步骤302,调节电子产品供电电压、即精密电源电压,如果电子产品输入电流随精密电源电压的调节正比例变化,表示与电池相连的由电池供电的后级电路存在漏电流,执行步骤303;如果电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变,表示与电池相连的由LDO电路供电的电路存在漏电流,执行步骤304;如果电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化,表示与电池相连的由DC-DC开关电源电路供电的电路存在漏电流,执行步骤305;
本步骤中,通过分析手机内部的供电电路,将手机中内部电路分为与电池相连的由LDO电路供电的电路、与电池相连的由电池供电的后级电路以及与电池相连的由DC-DC开关电源电路供电的电路,其中,由LDO电路供电的电路包括LDO电路以及与LDO电路相连的后级电路,由DC-DC开关电源电路供电的电路包括DC-DC开关电源电路以及与DC-DC开关电源电路相连的后级电路。设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,在电子产品额定的电压范围内调节精密电源的电压,其中,当与电池相连的由LDO电路供电的电路存在漏电流消耗时,该漏电流消耗维持恒定,不随输入电压改变而改变;如果与电池相连的由电池供电的后级电路存在漏电流消耗,则电路中漏电流与电池电压成正比;如果与电池相连的由DC-DC开关电源电路供电的电路存在漏电流消耗,当输入电压升高/降低时,漏电流也相应降低/升高。
这样,利用精密电源代替手机的电池作为电压源,调节精密电源的电压,检测调节电压后手机的相应输入电流,以初步确定消耗漏电流的电路。
当然,在初步确定消耗漏电流的电路后,也可以采用现有的技术对发生漏电流的具体电路进行分析,在此不再赘述。
步骤303,断开电池电路的输出电路上串接的滤波磁珠电感并串接电流表,根据电流表读数以及预先设定的电池电路输出电路阈值确定发生漏电流的电路;
本步骤中,当与电池相连的由电池供电的第一后级电路具有多个串联的第一后级电路时,依次断开每个与电池相连的由电池供电的第一后级电路上串接的滤波磁珠电感并串接电流表,当电流表读数超出预先设定的电池电路输出电路阈值(第一电流阈值),表示该电流表当前所在第一后级电路存在漏电流。当电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,表示该电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路、或该电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常,并对电流表读数表示的电流电流值换算为电池的等效输入电流值,与电池的实际输入电流值进行比较,以便确定是否是电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路都存在电流消耗,还是电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路存在电流消耗,等效换算方法将在后续进行详细描述。
步骤304,设置精密电源电压略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压,将精密电源电压的正极与LDO电路输出端的滤波电容非接地端相连,负极与滤波电容的接地端相连,根据精密电源读数以及预先设定的LDO电路输出电路阈值确定发生漏电流的电路;
本步骤中,较佳地,设置的精密电源电压小于或等于LDO电路设定的输出电压与0.1V之和,当该LDO电路电流没有超出设定的该LDO电路输出电路阈值时(第三电流阈值),表示该LDO电路存在漏电流;当该LDO电路电流超出设定的该LDO电路输出电路阈值时,表示与该LDO电路相连的后级电路、或,该LDO电路和与该LDO电路相连的后级电路存在漏电流。
实际应用中,对于与该LDO电路相连的后级电路、或,该LDO电路和与该LDO电路相连的后级电路存在漏电流的情形,也可以对检测得到的LDO电路电流值进行换算,换算至电池的等效输入电流,与电池的实际输入电流值进行比较,以便确定电流消耗的具体电路,等效换算方法将在后续进行详细描述。
步骤305,断开DC-DC开关电源电路的输出电路上串接的大功率电感并串接电流表,根据电流表读数以及预先设定的DC-DC开关电源电路输出电路阈值确定发生漏电流的电路。
本步骤中,断开DC-DC开关电源电路与其供电的第三后级电路之间串接的大功率电感并串接电流表,当电流表读数没有超出预先设定的DC-DC开关电源电路输出电路阈值(第二电流阈值)时,表示DC-DC开关电源电路存在漏电流;当电流表读数超出预先设定的DC-DC开关电源电路输出电路阈值时,表示与DC-DC开关电源电路相连的后级电路、或DC-DC开关电源电路和与DC-DC开关电源电路相连的后级电路存在漏电流。
实际应用中,对于与DC-DC开关电源电路相连的后级电路、或,DC-DC开关电源电路和与DC-DC开关电源电路相连的后级电路存在漏电流的情形,也可以对检测得到的电流表读数表示的电流值进行等效换算,折算至电池的等效输入电流值,与电池的实际输入电流值进行比较,以便确定电流消耗的具体电路,等效换算方法将在后续进行详细描述。
对于确定漏电流消耗的电路,可以依据与步骤303~步骤305相类似的分析,进一步依次确定发生漏电流的具体电路支路。
上述的第一电流阈值、第二电流阈值、第三电流阈值可以根据电子产品技术规范、或者实际应用中测试得出的经验值进行设置。
下面以QSC6055为例,对本发明检测电路漏电流方法的具体流程进行说明。
图4为QSC6055的芯片电路结构示意图,使用精密电源取代手机中原电池作为QSC6055的供电电源,假设检测发现QSC6055芯片处于睡眠状态,精密电源电压为3.2V时,输入电流为3.2mA,大大超出了设定的手机输入电流阈值(例如,2mA),可以确定该QSC6055的芯片电路存在漏电流;接着,通过拆除QSC6055的外围器件,即QSC6055之外的电路器件,假设发现输入电流消耗没有减小,则确定为该QSC6055的芯片内部存在漏电流;然后,调节精密电源电压精密电源电压为4.2V时,输入电流为2.9mA,也就是说,输入电流随着精密电源电压升高而降低,依据图1中对三部分电路特性的分析,可以推断引起漏电流的电路为DC-DC开关电源电路、和/或,与DC-DC开关电源电路相连的后级电路;由于该手机工作能够正常工作,可以确定DC-DC开关电源电路不存在漏电流,漏电流发生在与DC-DC开关电源电路相连的后级电路上。
在QSC6055芯片电路中,与DC-DC开关电源电路相连的后级电路为两路,包含DC-DC变换的VREG_RF电路和VREG_MSMC电路,其中,与VREG_RF电路相连的后级电路为LDO电路,由于VREG_MSMC电路和VREG_RF电路为同一类型电路,因而在图4中仅以VREG_RF电路为例进行说明。
接下来,将精密电源电压设置为标称的3.8V,3.8V时输入的底电流为3.0mA,断开VREG_MSMC电路中串联电感,在断开串联电感处,串接入电流表,假设通过电流表的底电流为0.15mA,小于VREG_MSMC电路规范的输出底电流阈值,表明VREG_MSMC电路的后级电路正常;而以同样的方法,断开VREG_RF电路中串联电感,在断开串联电感处,串接入电流表,通过电流表的底电流为4.1mA,大于VREG_RF电路规范的输出底电流阈值,表明VREG_RF电路的后级电路、或,VREG_RF电路和VREG_RF电路的后级电路存在漏电流。
然后,根据输入电压与输入电流及转换效率的乘积等于输出电压与输出电流的乘积,该VREG_RF电路的输入电压为2.25V,将VREG_RF电路的输出底电流折算到电池输入端的等效输入底电流:
UixIixη=UoxIo
式中,Ui为输入电压,Ui=3.8;Ii为折算的等效输入底电流;η为转换效率,这里,假设η=0.95;Uo为输出电压,Uo=2.25;Io为VREG_RF电路的输出底电流,Io=0.41;
则VREG_RF电路的输出底电流折算到电池的等效输入底电流为:
这样,由于输出底电流折算到电池的等效输入底电流与电池的实际输入底电流3.0mA差别较大,因而可以确定,漏电流除了发生在与该VREG_RF电路相连的后级电路上之外,在该VREG_RF电路自身内部,也存在有漏电流。
图4中,与VREG_RF电路相连的后级电路为七路LDO电路及其供电的后级电路,包括:MSME1调节器及其供电的VREG_MSME1 AB14电路、MSMA调节器及其供电的VREG_MSMA V16电路、MPLL调节器及其供电的VREG_MPLL W13电路、RFTX调节器及其供电的VREG_RFTX T19电路、RFRX1调节器及其供电的VREG_RFRX1 R21电路、RFRX2调节器及其供电的VREG_RFRX2 T22电路、以及XO调节器及其供电的VREG_XOT21电路。
最后,对于与VREG_RF电路相连的每一路LDO电路,将精密电源的正极与LDO电路输出端的滤波电容一极相连,负极与滤波电容的另一极(接地极)相连,并将精密电源电压设定为小于或等于LDO电路设定的输出电压与0.1V之和,假设测得VREG_MSME1AB 14电路上的底电流为4mA,超出预先设定的电流阈值,表示MSME1调节器供电的后级电路(VREG_MSME1 AB14电路)电流异常、或MSME1调节器和MSME1调节器供电的后级电路电流异常,再次按照前述方法,将VREG_MSME1 AB14电路的底电流折算到电池的等效输入底电流:
这样,VREG_MSME1 AB14电路的底电流折算到电池的等效输入底电流2.49mA与VREG_RF电路的输出底电流折算到电池的等效输入底电流2.56mA相吻合,表明VREG_MSME1 AB14电路电流异常,即MSME1调节器供电的后级电路电流异常,同时,检测得到与VREG_MSME1 AB14电路并联的其它电路不存在漏电流消耗,因此可以确定漏电流消耗在VREG_MSME1 AB14电路处。
VREG_MSME1 AB14电路为芯片内存以及芯片内存控制器和一些其他电路供电,对于芯片内存以及芯片内存控制器的漏电流消耗判断,可参见相关现有检测技术,在此不再赘述,通过检测,最后确定VREG_RF电路以及芯片内存控制器存在漏电流。
需要说明的是,本实施例如图3所示的方法可结合计算机程序来实现,相应地,结合该计算机流程实现的方法还对应有如图5所示的装置。
图5为本发明检测电路漏电流的装置结构示意图,参见图5,该装置包括:
第一精密电源,其代替电子产品的电池作为电压源;
第一调节单元,在电子产品额定的电压范围内调节第一精密电源的电压;
第一检测单元,检测电子产品输入电流,
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节正比例变化时,确定与电池相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节维持不变时,确定与电池相连的低压差线性稳压LDO电路电流异常、或LDO电路及其供电的第二后级电路电流异常;
当电子产品输入电流随第一精密电源电压的调节反比例变化时,确定与电池相连的直流-直流DC-DC开关电源电路电流异常、或DC-DC开关电源电路及其供电的第三后级电路电流异常。
本实施例中,在第一调节单元调节好电压后,可以将相应电压信息发送至第一检测单元,第一检测单元将该电压和该电压对应的输入电流信息进行存储,当第一调节单元调节的电压发生变化时,第一检测单元根据接收的电压信息与存储的电压信息、以及当前电压对应的输入电流与存储的输入电流进行判断。
图5所示的装置还可以进一步包括第一电流表和第二检测单元,其中,
第一电流表在具有多个串联的第一后级电路中,依次代替每个第一后级电路上串接的滤波磁珠电感;
第二检测单元在第一电流表读数没有超出预先设定的第一电流阈值时,确定该第一电流表当前所在第一后级电路电流异常;在第一电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,确定该第一电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路、或该第一电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
对应于第一电流表读数超出预先设定的第一电流阈值的情况,还可以进一步包括:第一计算单元和第一比较单元,其中,
第一计算单元,在第一电流表读数超出预先设定的第一电流阈值时,将第一电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第一比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定电流表当前所在第一后级电路及其后级串联的其他第一后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定电流表当前所在第一后级电路后级串联的其他第一后级电路电流异常。
较佳地,图5所示的装置还可以进一步包括:第二电流表和第三检测单元,其中,
第二电流表,在电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,代替DC-DC开关电源电路与其供电的第三后级电路之间串接的大功率电感;
第三检测单元,在第二电流表读数没有超出预先设定的第二电流阈值时确定DC-DC开关电源电路电流异常;在第二电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,确定该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常、或该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
对应于第二电流表读数超出预先设定的第二电流阈值的情况,还可以进一步包括:第二计算单元和第二比较单元,其中,
第二计算单元,在第二电流表读数超出预先设定的第二电流阈值时,将第二电流表读数表示的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第二比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定该DC-DC开关电源电路和该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定该DC-DC开关电源电路供电的第三后级电路电流异常。
较佳地,图5所示的装置还可以进一步包括:第二精密电源、第二调节单元和第四检测单元,其中,
第二精密电源的正极与LDO电路输出端的滤波电容非接地端相连,负极与滤波电容的接地端相连;
第二调节单元,在电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,调节第二精密电源电压略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压;
第四检测单元,检测LDO电路电流,在LDO电路电流没有超出预先设定的第三电流阈值时确定LDO电路电流异常,在LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时确定LDO电路供电的第二后级电路、或LDO电路和其供电的第二后级电路电流异常。
对应于LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值的情况,还可以进一步包括:第三计算单元和第三比较单元,其中,
第三计算单元,在LDO电路电流超出预先设定的第三电流阈值时,将第二精密电源的电流值换算为电池的等效输入电流值;
第三比较单元,当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差大于预定的差值阈值时,确定LDO电路和LDO电路供电的第二后级电路电流异常;当等效输入电流值与电池的实际输入电流值之差不大于预定的差值阈值时,确定LDO电路供电的第二后级电路电流异常。
上述实施例中,第一电流阈值、第二电流阈值、第三电流阈值根据电子产品技术规范、或者实际应用中测试得出的经验值进行设置。
由上述实施例可见,本发明提供的检测电路漏电流的方法及装置,通过设置精密电源代替电子产品的电池作为电压源,在电子产品额定的电压范围内调节精密电源的电压,如果电子产品电流随精密电源电压的调节正比例变化,表示与电池相连的由电池供电的第一后级电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节维持不变时,表示与电池相连的由低压差线性稳压LDO电路供电的电路电流异常;当电子产品输入电流随精密电源电压的调节反比例变化时,表示与电池相连的由直流-直流DC-DC开关电源电路供电的电路电流异常;从而在漏电流分析中,避免了对其他两路供电电路以及与其连接的后级电路的分析、以及采用割断PCB走线法或零欧姆电阻法导致操作复杂、成功率低,或相应器件摆放面积增加、BOM成本高,简化了检测操作,减少了检测时间,提高了检测电路异常电流的效率,检测成功率高。
进一步地,利用由电池供电的第一后级电路上串接有滤波磁珠电感、DC-DC开关电源电路的输出电路上串接有大功率电感的电路特性,设置电流表替代相应电感,根据电流表读数以及预先设定的输出电路阈值确定发生漏电流的电路;以及,设置精密电源电压略大于LDO电路设定的输出电压而小于LDO电路的输入电压,将精密电源电压的正极与LDO电路输出端的滤波电容非接地端相连,负极与滤波电容的接地端相连,根据精密电源读数以及预先设定的LDO电路输出电路阈值确定发生漏电流的电路;同时,还可对检测得到的电流值进行等效换算,折算至电池的等效输入电流,与电池的实际输入电流值进行比较,以便确定是否还存在其它电路的电流消耗。从而使得在检测具体电路时,也可避免采用割断PCB走线法或零欧姆电阻法,大大缩短了检测时间、提高了检测电路异常电流的效率。
以上举较佳实施例,对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。