CN105974176B - 一种USB Type-C电压电流表及其检测方法 - Google Patents

一种USB Type-C电压电流表及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种USB Type‑C电压电流表及其检测方法，所述USB Type‑C电压电流表包括：Type‑C连接器模块、数据传输模块、电流电压检测模块、电源模块、处理器模块和显示模块，所述Type‑C连接器模块分别与所述数据传输模块和电流电压检测模块相连接，所述电源模块分别与所述数据传输模块、电流电压检测模块和处理器模块相连接，所述显示模块与所述处理器模块相连接。本发明能够兼容PD2.0所有电压等级，能够实现USB3.0、USB3.1以及Display Port等信号的传输，并且，所述电流电压检测模块采用双电阻的方式实现了双向电流的检测。

Description

一种USB Type-C电压电流表及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种电压电流表，尤其涉及一种USB Type-C 电压电流表，并涉及该USB Type-C 电压电流表的检测方法。
背景技术
目前已有的USB电压电流检测仪器一般可以检测5.5V的输入电压，最高可达到检测12V的输入电压，能够显示电压数值和电流数值，可以测量单向电流，可实现USB2.0数据传输，可应用于USB Type-A类型的接口。但是现有的这种USB电压电流表并不能适用于USBType-C类型的接口，不能兼容PD2.0的20V的最高输入电压，不能实现USB3.0、USB3.1以及Display Port等信号的传输，并且，也不能实现电流的双向检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供过一种能够兼容PD2.0所有电压等级，能够实现USB3.0、USB3.1以及Display Port等信号的传输，并且，能够实现电流的双向检测的USB Type-C 电压电流表，并需要提供该USB Type-C 电压电流表的检测方法。
对此，本发明提供一种USB Type-C 电压电流表，包括：Type-C连接器模块、数据传输模块、电流电压检测模块、电源模块、处理器模块和显示模块，所述Type-C连接器模块分别与所述数据传输模块和电流电压检测模块相连接，所述电源模块分别与所述数据传输模块、电流电压检测模块和处理器模块相连接，所述显示模块与所述处理器模块相连接。
本发明的进一步改进在于，所述Type-C连接器模块包括第一接口模块和第二接口模块，所述Type-C连接器模块通过第一接口模块和第二接口模块分别连接至两个外接的Type-C设备。
本发明的进一步改进在于，所述第一接口模块为Type-C插口模块，所述第二接口模块为Type-C插座模块，所述Type-C插口模块和Type-C插座模块分别与所述电源模块相连接。
本发明的进一步改进在于，所述数据传输模块包括电源线和数据线，所述第一接口模块和第二接口模块分别通过电源线连接至所述电源模块，所述第一接口模块通过数据线连接至所述第二接口模块。
本发明的进一步改进在于，所述电流电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一接口模块相连接，所述第一电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接；所述第二电阻的一端与所述第二接口模块相连接，所述第二电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接。
本发明的进一步改进在于，所述电源模块包括电源输出模块和基准电压模块，所述电源输出模块分别与所述处理器模块和显示模块相连接，所述基准电压模块分别与所述处理器模块和电流电压检测模块相连接。
本发明的进一步改进在于，所述电源输出模块包括稳压芯片U1、电容C2和电容C3，所述稳压芯片U1的电压输入端接地，所述稳压芯片U1的电压输出端分别与所述电容C2的一端和电容C3的一端相连接，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端分别接地；所述基准电压模块包括三端可控分流基准源芯片U3、电阻R1和电容C4，所述三端可控分流基准源芯片U3的阳极接地，所述三端可控分流基准源芯片U3的阴极分别与电阻R1的一端、三端可控分流基准源芯片U3的参考端和电容C4的一端相连接，所述电阻R1的另一端连接至电源VCC，所述电容C4的另一端接地。
本发明还提供一种USB Type-C检测方法，所述USB Type-C检测方法应用于如上所述的USB Type-C 电压电流表，并包括以下步骤：
步骤S1，启动并进行初始化；
步骤S2，对电流数据和电压数据进行采集和滤波处理；
步骤S3，通过检测的电压值与基准电压值之间的比较和判断，进而输出当前的电压值和电流值；
步骤S4，显示当前的电压数值和电流数值。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，判断检测的电压值是否小于基准电压值，若是则输出当前的电压值为基准电压值，若否则跳转至步骤S302；
步骤S302，判断检测的电压值是否大于基准电压值，若是则输出当前的电压值为检测的电压值，若否则跳转至步骤S303；
步骤S303，输出当前的电压值为零。
本发明的进一步改进在于，当所述Type-C连接器模块分别接入两个外接的Type-C设备后，所述电源模块启动实现所述USB Type-C 电压电流表的供电；同时，开始进行电压数据和电流数据的采集、滤波以及数值显示，所述两个外接的Type-C设备之间实现双向的数据传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过加设电流电压检测模块和电源模块等模块，所述电源模块用于给处理器模块和显示模块提供电源，并且还给所述电流电压检测模块和处理器模块提供所需的基准电压，进而能够使得所述USB Type-C 电压电流表能够兼容PD2.0所有电压等级，能够实现USB3.0、USB3.1以及Display Port等信号的传输，并且，所述电流电压检测模块采用双电阻的方式实现了双向电流的检测。
附图说明
图1是本发明一种实施例的模块结构示意图；
图2是本发明一种实施例的电源模块的电路原理图；
图3是本发明另一种实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本例提供一种USB Type-C 电压电流表，包括：Type-C连接器模块、数据传输模块、电流电压检测模块、电源模块、处理器模块和显示模块，所述Type-C连接器模块分别与所述数据传输模块和电流电压检测模块相连接，所述电源模块分别与所述数据传输模块、电流电压检测模块和处理器模块相连接，所述显示模块与所述处理器模块相连接。
如图1所示，所述Type-C连接器模块包括第一接口模块和第二接口模块，所述Type-C连接器模块通过第一接口模块和第二接口模块分别连接至两个外接的Type-C设备，即，所述Type-C连接器模块通过第一接口模块连接至一个外接的Type-C设备，所述Type-C连接器模块通过第二接口模块连接至另一个外接的Type-C设备。优选的，所述第一接口模块为Type-C插口模块，所述第二接口模块为Type-C插座模块，所述Type-C插口模块和Type-C插座模块分别与所述电源模块相连接。
本例所述Type-C连接器模块主要实现两个外接的Type-C设备之间的连接；所述数据传输模块主要实现两个外接的Type-C设备之间的信号传输以及第一接口模块和第二接口模块之间的电源输送；所述电源模块主要给处理器模块和显示模块提供电源以及给数据采集提供其所需的基准电压；所述处理器模块主要用于进行电压数据和电流数据的采集及滤波，然后把数据传送给显示模块，所述处理器模块包括微处理器；所述显示模块主要负责电压数值和电流数值的显示，本例所述电源模块使用高输入电压的LDO为所述USB Type-C电压电流表提供电源，即采用低压差线性稳压器的稳压芯片U1实现供电，从而兼容PD2.0的20V的最高电源电压，能够兼容PD20.0的所有电压等级。本例所述PD2.0指的是USB的接口规范，即对应USB Type-C的接口规范；所述USB Type-C也可以是USB3.0、USB 3.1、USB-C或者是Type-C等接口, 还有Intel 最新的接口技术Thunderbolt 3 也采用该USB Type-C的接口。
本例所述数据传输模块包括电源线和数据线，所述第一接口模块和第二接口模块分别通过电源线连接至所述电源模块，所述第一接口模块通过数据线连接至所述第二接口模块。
如图1所示，本例所述电流电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一接口模块相连接，所述第一电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接；所述第二电阻的一端与所述第二接口模块相连接，所述第二电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接。通过这种双电阻的检测方式能够实现双向电流的检测，且结构简单，合理控制了成本。
本例所述电源模块包括电源输出模块和基准电压模块，所述电源输出模块分别与所述处理器模块和显示模块相连接，用于给所述处理器模块和显示模块提供电源；所述基准电压模块分别与所述处理器模块和电流电压检测模块相连接；用于给数据采集提供其所需的基准电压。优选的，如图2所示，所述电源输出模块包括稳压芯片U1、电容C2和电容C3，所述稳压芯片U1的电压输入端接地，所述稳压芯片U1的电压输出端分别与所述电容C2的一端和电容C3的一端相连接，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端分别接地；所述基准电压模块包括三端可控分流基准源芯片U3、电阻R1和电容C4，所述三端可控分流基准源芯片U3的阳极接地，所述三端可控分流基准源芯片U3的阴极分别与电阻R1的一端、三端可控分流基准源芯片U3的参考端和电容C4的一端相连接，所述电阻R1的另一端连接至电源VCC，所述电容C4的另一端接地。
本例通过加设电流电压检测模块和电源模块等模块，所述电源模块用于给处理器模块和显示模块提供电源，并且还给所述电流电压检测模块和处理器模块提供所需的基准电压，进而能够使得所述USB Type-C 电压电流表能够兼容PD2.0所有电压等级，能够实现USB3.0、USB3.1以及Display Port等信号的传输，并且，所述电流电压检测模块采用双电阻的方式实现了双向电流的检测。
实施例2：
如图3所示，本例还提供一种USB Type-C检测方法，所述USB Type-C检测方法应用于如实施例1所述的USB Type-C 电压电流表，并包括以下步骤：
步骤S1，启动并进行初始化；
步骤S2，对电流数据和电压数据进行采集和滤波处理；
步骤S3，通过检测的电压值与基准电压值之间的比较和判断，进而输出当前的电压值和电流值；
步骤S4，显示当前的电压数值和电流数值。
如图3所示，本例所述步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，判断检测的电压值是否小于基准电压值，若是则输出当前的电压值为基准电压值，若否则跳转至步骤S302；
步骤S302，判断检测的电压值是否大于基准电压值，若是则输出当前的电压值为检测的电压值，若否则跳转至步骤S303；
步骤S303，输出当前的电压值为零。
其中，图3中的VRr表示的是所述基准电压模块所给出的基准电压，VRI表示的是通过电流电压检测模块所检测的电压值，Current表示的是当前的电压值，即实际输出的电压值；通过步骤S3的比较、判断和调整输出，使得本例能够在软件配合硬件电路的基础上实现了兼容PD2.0所有电压等级；而电流值则通过电压值和电阻值进行计算可以得到，也可以通过测量电阻的电流值直接得到。
本例的工作原理如下：当所述Type-C连接器模块分别接入两个外接的Type-C设备后，所述电源模块启动实现所述USB Type-C 电压电流表的供电；同时，开始进行电压数据和电流数据的采集、滤波以及数值显示，所述两个外接的Type-C设备之间实现双向的数据传输。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种USB Type-C 电压电流表，其特征在于，包括：Type-C连接器模块、数据传输模块、电流电压检测模块、电源模块、处理器模块和显示模块，所述Type-C连接器模块分别与所述数据传输模块和电流电压检测模块相连接，所述电源模块分别与所述数据传输模块、电流电压检测模块和处理器模块相连接，所述显示模块与所述处理器模块相连接；
所述Type-C连接器模块包括第一接口模块和第二接口模块，所述Type-C连接器模块通过第一接口模块和第二接口模块分别连接至两个外接的Type-C设备；
所述电流电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一接口模块相连接，所述第一电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接；所述第二电阻的一端与所述第二接口模块相连接，所述第二电阻的另一端分别与所述电源模块和接地端相连接。
2.根据权利要求1所述的USB Type-C 电压电流表，其特征在于，所述第一接口模块为Type-C插口模块，所述第二接口模块为Type-C插座模块，所述Type-C插口模块和Type-C插座模块分别与所述电源模块相连接。
3.根据权利要求1或2所述的USB Type-C 电压电流表，其特征在于，所述数据传输模块包括电源线和数据线，所述第一接口模块和第二接口模块分别通过电源线连接至所述电源模块，所述第一接口模块通过数据线连接至所述第二接口模块。
4.根据权利要求1或2所述的USB Type-C 电压电流表，其特征在于，所述电源模块包括电源输出模块和基准电压模块，所述电源输出模块分别与所述处理器模块和显示模块相连接，所述基准电压模块分别与所述处理器模块和电流电压检测模块相连接。
5.根据权利要求4所述的USB Type-C 电压电流表，其特征在于，所述电源输出模块包括稳压芯片U1、电容C2和电容C3，所述稳压芯片U1的电压输入端接地，所述稳压芯片U1的电压输出端分别与所述电容C2的一端和电容C3的一端相连接，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端分别接地；所述基准电压模块包括三端可控分流基准源芯片U3、电阻R1和电容C4，所述三端可控分流基准源芯片U3的阳极接地，所述三端可控分流基准源芯片U3的阴极分别与电阻R1的一端、三端可控分流基准源芯片U3的参考端和电容C4的一端相连接，所述电阻R1的另一端连接至电源VCC，所述电容C4的另一端接地。
6.一种USB Type-C检测方法，其特征在于，所述USB Type-C检测方法应用于如权利要求1至5任意一项所述的USB Type-C 电压电流表，并包括以下步骤：
步骤S1，启动并进行初始化；
步骤S2，对电流数据和电压数据进行采集和滤波处理；
步骤S3，通过检测的电压值与基准电压值之间的比较和判断，进而输出当前的电压值和电流值；
步骤S4，显示当前的电压数值和电流数值。
7.根据权利要求6所述的USB Type-C检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301，判断检测的电压值是否小于基准电压值，若是则输出当前的电压值为基准电压值，若否则跳转至步骤S302；
步骤S302，判断检测的电压值是否大于基准电压值，若是则输出当前的电压值为检测的电压值，若否则跳转至步骤S303；
步骤S303，输出当前的电压值为零。
8.根据权利要求7所述的USB Type-C检测方法，其特征在于，当所述Type-C连接器模块分别接入两个外接的Type-C设备后，所述电源模块启动实现所述USB Type-C 电压电流表的供电；同时，开始进行电压数据和电流数据的采集、滤波以及数值显示，所述两个外接的Type-C设备之间实现双向的数据传输。
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