CN106154089A - 一种便携式充电质量智能测试系统及方法 - Google Patents

一种便携式充电质量智能测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便携式充电质量智能测试系统及方法，用于测试USB线缆和USB供电装置的充电质量，具有USB线缆测试模式和USB供电装置测试模式；当第一USB接口模块和第二USB接口模块连接被测USB线缆时，控制单元进入USB线缆测试模式，测试该被测USB线缆的充电质量，包括检测其阻抗参数、是否短路、是否具备屏蔽线等性能，并根据相应的等级评价方式，控制结果显示模块显示其充电质量；当第三USB接口模块连接被测USB供电装置时，控制单元进入USB供电装置测试模式，测试该被测USB供电装置的充电质量，包括检测其带载能力、输出能力和补偿能力等性能，并根据相应的等级评价方式，控制结果显示模块显示其充电质量。

Description

一种便携式充电质量智能测试系统及方法
技术领域
本发明涉及充电质量测试领域，尤其是一种适用于测试USB线缆及USB供电装置的充电质量的，便携式充电质量智能测试系统及方法。
背景技术
USB线缆、USB供电装置（主要是具有USB接口的充电器和移动电源）是一种常见器件，也是大多数智能设备所必需的器件，而随着智能设备的大规模应用， USB线缆、USB供电装置的生产厂商也越来越多，其产量也越来越大。然而，目前市场上出售的USB线缆质量参差不齐，低质量的USB线缆在受到挤压、弯折等情况下可能出现问题，轻者无法识别设备，重者导致设备烧坏，因此，USB线缆、USB供电装置的质量是否合格，是极其重要的，特别是对于采购者而言，在选购USB线缆、USB供电装置时需格外小心。
对于USB线缆而言，由于USB线缆存在内部阻抗，使得充电器输出的电压与智能设备接收的电压存在一定的压差，而当USB线缆的内部阻抗较大时，其输出电压变得过低，会使得大部分智能设备在这个电压下甚至不会进行充电，而且还可能带来一些安全性问题。另外，随着用户对高充电效率的追求，智能设备的充电电流变得越来越高，如平板电脑等设备一般均采用2A电流进行充电，而在大电流的充电环境下，USB线缆的内阻会带来更大的功耗损失，进一步增大充电器与智能设备之间的压差。因此，在采购者在购买USB线缆时，亟需一种能对USB线缆的阻抗进行检测的测试装置。
对于USB供电装置而言，其输出电压、输出电流将影响充电效率，严重时甚至无法进行充电或烧坏设备，另外质量高的USB供电装置，还会具备输出补偿功能，因此，在采购者在购买USB供电装置时，亟需一种能对USB供电装置的充电质量进行检测的测试装置，以避免购买到质量低劣的充电装置，
然而，目前市场上所存在的USB线缆、USB供电装置测试装置主要为一种大型设备，适用于相关专业人士，其需要操作员具备一定的电子专业知识，且购买成本高。对于消费者、卖商等非专业的采购者来说，这种专业的测试装置的成本高，且易操作性差，非专业人员并不能快速、直观地对USB线缆的充电质量和性能作出评估。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于测试USB线缆及USB供电装置的充电质量的、便携式的充电质量智能测试系统及方法。
本发明采用的技术方案如下：本发明首先提出了一种便携式充电质量智能测试系统，用于测试USB线缆和USB供电装置的充电质量，具有USB线缆测试模式和USB供电装置测试模式，所述系统至少由以下多个模块组成：第一USB接口模块、第二USB接口模块、第三USB接口模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、标准阻抗模块、电子负载模块、控制单元和结果显示模块。
所述第一USB接口模块，包括与被测USB线缆的第一端相匹配的第一USB接口；所述第二USB接口模块，包括若干个与所述被测USB线缆的第二端相匹配的第二USB接口；所述第三USB接口模块，包括与USB供电装置的电源输出接口相匹配的第三USB接口。
所述第一USB接口模块的电源端与第三USB接口模块的电源端连接，所述第二USB接口模块的电源端通过第一电压检测模块与控制单元的第二电压采集端ADC2连接，所述第二USB接口模块的电源端还通过标准阻抗模块分别与第三USB接口模块的电源端和第二电压检测模块的输入端连接，所述第二电压检测模块的输出端与控制单元的第三电压采集端ADC3连接。
所述电子负载模块的负载电流输入端VCC_P与第三USB接口模块的电源端连接，所述电子负载模块的PWM输入端与控制单元的PWM输出端连接；所述控制单元的线缆质量结果输出端与结果显示模块的线缆质量显示端连接，所述控制单元的充电装置质量结果输出端与结果显示模块的充电装置质量显示端连接。
基于上述实施例，进一步的，本发明所述系统还包括用于测试被测USB线缆是否具备屏蔽线的屏蔽线检测模块，所述屏蔽线检测模块的输入端与第一USB接口模块的屏蔽端连接，所述第一USB接口模块的屏蔽端与被测USB线缆的屏蔽线连接，所述屏蔽线检测模块的输出端与结果显示模块的屏蔽显示端Shielded连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述系统还包括用于测试被测USB线缆是否短路的短路检测模块，所述短路检测模块的输入端与第一USB接口模块的接地端连接，所述短路检测模块的输出端与控制单元的第五电压采集端ADC5连接，所述控制单元根据第五电压采集端ADC5所接收的短路检测信号，通过短路显示端short与结果显示模块连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述系统还包括负载电源开关模块，所述负载电源开关模块的输入端与第三USB接口模块的电源端连接，其控制端与控制单元的负载电源控制端PA2连接，其输出端分别与电子负载模块的负载电流输入端VCC_P和第二电压检测模块的输入端连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述系统还包括串联的电源调整模块和升压模块，所述升压模块的输出端与电子负载模块的工作电压输入端连接，所述升压模块的开关控制端与控制模块的升压控制端PA3连接，所述升压模块的输入端与电源调整模块的输出端连接，所述电源调整模块的输入端与第三USB接口模块的电源端连接，所述电源调整模块的输出端还与控制模块的电源端VDD连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述系统还包括第一电压采集模块，所述第一电压采集模块的输入端连接在第三USB接口模块和第一USB接口模块之间，所述第一电压采集模块的输出端与控制单元的第一电压采集端ADC1连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述系统还包括电源地线开关模块，所述电源地线开关模块的输入端连接在第一USB接口模块和第三USB接口模块的电源端之间，所述电源地线开关模块的输出端分别与模拟地端和第一USB接口模块的接地端连接，所述电源地线开关模块的接地端与地对接，所述电源地线开关模块的开关控制端与控制单元的地线控制端PA1连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述控制单元包括阻抗比较模块，所述阻抗比较模块的第一输入端与第一电压采集端ADC1连接，其第二输入端与第二电压采集端ADC2连接，其第三输入端与第三电压采集端ADC3连接，其输出端与结果显示模块的线缆充电质量显示端cable连接。
所述阻抗比较模块用于根据第一电压采集端ADC1与第二电压采集端ADC2之间的压差、第二电压采集端ADC2与第三电压采集端ADC3之间的压差及标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述控制单元包括供电源测试模块和PWM调节模块，所述供电源测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1连接，所述供电源测试模块的输出端与PWM调节模块的输入端连接，所述PWM调节模块的输出端与控制单元的PWM输出端连接。
所述供电源测试模块包括带载能力测试模块、输出能力测试模块和补偿能力测试模块中的一种或多组组合。
所述带载能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的带载能力显示端loading连接。
所述输出能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的输出能力显示端charger连接。
所述输出补偿测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的补偿能力显示端compen连接。
基于上述任一实施例，进一步的，本发明所述控制单元还包括模式自检模块；所述模式自检模块的输入端与第二电压采集端ADC2连接，所述模式自检模块的第一输出端与阻抗比较模块的控制端连接，所述模式自检模块的第二输出端与供电源测试模块的控制端连接，所述供电源测试模块还与输出补偿测试模块连接。
本发明还提出了一种便携式充电质量智能测试方法，基于上述任一实施例所述的系统，该方法包括以下多个步骤：
S1，模式自检步骤：模式自检模块采集第二电压采集端ADC2的电压，若为高电平则启动USB线缆测试模式，跳转至步骤S2，若为低电平则启动USB供电装置测试模式，跳转至步骤S3。
S2，USB线缆测试步骤，包括以下子步骤：
S201，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块；
S202，阻抗比较模块采集第一电压采集端ADC1、第二电压采集端ADC2和第三电压采集端ADC3的电压，并计算电压ADC1与电压ADC2之间的压差，以及电压ADC2与电压ADC3之间的压差，根据标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗；
S203，控制单元根据被测USB线缆的实际阻抗输出被测USB线缆的充电质量显示指令，通过结果显示模块进行显示。
S3，USB供电装置测试步骤，包括以下子步骤：
S301，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块；
S302，PWM调节模块控制电子负载模块的负载电流为第一电流值，并采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第一ADC1值；
S303，PWM调节模块将电子负载模块的负载电流上升为第二电流值，采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第二ADC1值。
所述USB供电装置测试步骤包括带载能力测试子步骤、输出能力测试子步骤和补偿能力检测子步骤中的一种或多种组合。
S304，带载能力测试子步骤：判断第二ADC1值与最小预设阈值和最大预设阈值的关系；
若第二ADC1值大于最大预设阈值，则判定该被测USB供电装置为异常，并通过结果显示模块进行显示；
若第二ADC1值小于最小预设阈值，则通过PWM调节模块按预设规则（如每次增加100mA）改变电子负载模块的负载电流，并继续采集当前状态下第一电压采集端ADC1的第二ADC1值，更新被测USB供电装置的带载能力参数；
若第二ADC1值属于最小预设阈值和最大预设阈值之间的范围，则控制单元根据当前的带载能力参数控制结果显示模块显示被测USB供电装置的带载能力。
S305，输出能力测试子步骤：将第二ADC1值与多个预设阈值范围进行比较，判断当前第二ADC1值属于所述多个预设阈值范围中的哪一个预设阈值范围，并输出相应的等级显示指令，以显示在当前带载能力下，该USB供电装置的输出能力。
S306，补偿能力检测子步骤：判断当前第一电压采集端ADC1采集的电压值是否大于所述第一ADC1值，若是，则判定该被测USB供电装置具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示，否则，判定该被测USB供电装置不具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示。
基于上述实施例，进一步的，本发明所述USB线缆测试步骤S2中，还包括：
S2001，短路检测步骤：在子步骤S201之前，控制单元检测第五电压采集端ADC5的电压，若电压ADC5与第三USB接口模块的电源端的电压值大于或等于一定比例，则判定被测USB线缆存在短路缺陷，并通过结果显示模块进行显示；
S2002，屏蔽线检测步骤：屏蔽线检测模块检测第一USB接口模块与第二USB接口模块之间的屏蔽端的电压，结果显示模块的屏蔽显示端Shielded根据该电压显示检测结果。
进一步的，所述USB供电装置测试步骤S3中，还包括输出补偿检测子步骤S305：判断当前第一电压采集端ADC1采集的电压值是否大于所述第一ADC1值，若是，则判定该被测USB供电装置具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示，否则，判定该被测USB供电装置不具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提出了一种便携式充电质量智能测试系统及方法，用于测试USB线缆和USB供电装置的充电质量，具有USB线缆测试模式和USB供电装置测试模式。
当第一USB接口模块和第二USB接口模块连接被测USB线缆时，控制单元进入USB线缆测试模式，测试该被测USB线缆的充电质量，包括检测其阻抗参数、是否短路、是否具备屏蔽线等性能，并根据相应的等级评价方式，控制结果显示模块显示其充电质量。
当第三USB接口模块连接被测USB供电装置时，控制单元进入USB供电装置测试模式，测试该被测USB供电装置的充电质量，包括检测其带载能力、输出能力和补偿能力等性能，并根据相应的等级评价方式，控制结果显示模块显示其充电质量。
本发明中的结果显示模块可选用LED指示灯，其结构简单、直观性强、成本低廉、易于推广，适用于非专业人员使用。本发明结构简单、使用方便、可做成U盘大小，便于携带。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明所述系统的结构框图。
图2为本发明中所述控制单元的结构框图。
图3为本发明所述系统的部分电路原理示意图。
图4为本发明中电源调整模块的电路原理示意图。
图5为本发明中升压模块的电路原理示意图。
图6为本发明中电子负载模块的电路原理示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 所示，图1描述了本发明首先提出了一种便携式充电质量智能测试系统，用于测试USB线缆和USB供电装置的充电质量，具有USB线缆测试模式和USB供电装置测试模式，所述系统至少由以下多个模块组成：第一USB接口模块、第二USB接口模块、第三USB接口模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、标准阻抗模块、电子负载模块、控制单元和结果显示模块。
所述第一USB接口模块，包括与被测USB线缆的第一端相匹配的第一USB接口；所述第二USB接口模块，包括若干个与所述被测USB线缆的第二端相匹配的第二USB接口；所述第三USB接口模块，包括与USB供电装置的电源输出接口相匹配的第三USB接口。
所述第一USB接口模块的电源端与第三USB接口模块的电源端连接，所述第二USB接口模块的电源端通过第一电压检测模块与控制单元的第二电压采集端ADC2连接，所述第二USB接口模块的电源端还通过标准阻抗模块分别与第三USB接口模块的电源端和第二电压检测模块的输入端连接，所述第二电压检测模块的输出端与控制单元的第三电压采集端ADC3连接。
所述电子负载模块的负载电流输入端VCC_P与第三USB接口模块的电源端连接，所述电子负载模块的PWM输入端与控制单元的PWM输出端连接；所述控制单元的线缆质量结果输出端与结果显示模块的线缆质量显示端连接，所述控制单元的充电装置质量结果输出端与结果显示模块的充电装置质量显示端连接。
进一步的，本发明所述系统还包括第一电压采集模块，所述第一电压采集模块的输入端连接在第三USB接口模块和第一USB接口模块之间，所述第一电压采集模块的输出端与控制单元的第一电压采集端ADC1连接。
如图2所示，进一步的，本发明所述控制单元包括阻抗比较模块，所述阻抗比较模块的第一输入端与第一电压采集端ADC1连接，其第二输入端与第二电压采集端ADC2连接，其第三输入端与第三电压采集端ADC3连接，其输出端与结果显示模块的线缆充电质量显示端cable连接。
所述阻抗比较模块用于根据第一电压采集端ADC1与第二电压采集端ADC2之间的压差、第二电压采集端ADC2与第三电压采集端ADC3之间的压差及标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗。
本发明所述控制单元还包括供电源测试模块和PWM调节模块，所述供电源测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1连接，所述供电源测试模块的输出端与PWM调节模块的输入端连接，所述PWM调节模块的输出端与控制单元的PWM输出端连接。
其中，所述供电源测试模块可包括带载能力测试模块、输出能力测试模块和补偿能力测试模块中的一种或多组组合。
所述带载能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的带载能力显示端loading连接。
所述输出能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的输出能力显示端charger连接。
所述输出补偿测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的补偿能力显示端compen连接。
进一步的，本发明所述控制单元还包括模式自检模块；所述模式自检模块的输入端与第二电压采集端ADC2连接，所述模式自检模块的第一输出端与阻抗比较模块的控制端连接，所述模式自检模块的第二输出端与供电源测试模块的控制端连接，所述供电源测试模块还与输出补偿测试模块连接。
一般的，本发明中所述第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块的电路可采用相同结构，以保证ADC1、ADC2和ADC3数据的可比性。
如图3 所示，所述第一电压检测模块包括电阻R3及并联的电阻R1和电容C1，电阻R3的一端与第三USB接口模块的电源端连接，电阻R3的另一端与控制单元的第一电压采集端ADC1连接，电阻R3的另一端还通过电阻R1与地对接。
所述第二电压检测模块包括电阻R18及并联的电阻R16和电容C12，电阻R18的一端与第二USB接口模块的电源端连接，电阻R18的另一端与阻抗比较模块的第一输入端连接，电阻R18的另一端还通过电阻R16与地对接。
所述第三电压检测模块包括电阻R19及并联的电阻R17和电容C13，电阻R19的一端与标准阻抗模块连接，电阻R19的另一端与阻抗比较模块的第二输入端连接，电阻R19的另一端还通过电阻R17与地对接。
所述标准阻抗模块可主要由标准阻抗R20组成。
进一步的，本发明所述系统还包括负载电源开关模块，所述负载电源开关模块的输入端与第三USB接口模块的电源端连接，其控制端与控制单元的负载电源控制端PA2连接，其输出端分别与电子负载模块的负载电流输入端VCC_P和第二电压检测模块的输入端连接。
如图3所示，所述负载电源开关模块主要由三级管Q3和场效应管Q2，所述三极管Q3的发射极与地对接，其集电极与场效应管Q2的栅极连接，还通过电阻R6与第三USB接口模块的电源端连接，其基极通过电阻R12与控制单元的负载电源控制端PA2连接；所述场效应管Q2源极与第三USB接口模块的电源端连接，其漏极与电子负载模块的负载电流输入端VCC_P和标准阻抗R20连接。
进一步的，本发明所述系统还包括串联的电源调整模块和升压模块，所述升压模块的输出端与电子负载模块的工作电压输入端连接，所述升压模块的开关控制端与控制模块的升压控制端PA3连接，所述升压模块的输入端与电源调整模块的输出端连接，所述电源调整模块的输入端与第三USB接口模块的电源端连接，所述电源调整模块的输出端还与控制模块的电源端VDD连接。
进一步的，所述系统还可在第三USB接口模块和第一USB接口模块之间设稳压模块，如有并联的稳压二极管D1和D2组成的稳压模块。
如图4所示，所述电源调整模块主要包括XC6206P332MR芯片U2，其输入端与稳压模块的输出端连接，接入VCC_B电压，输出3.3V电压。
如图5所示，所述升压模块主要包括三级管Q7、滤波电路和DC/DC升压转换器U6，所述三极管Q7的发射极与电源调整模块的输出端连接，接入3.3V电压，所述三极管Q7的基极与控制模块的升压控制端PA3连接，所述三极管Q7的集电极通过滤波电路与DC/DC升压转换器U6的输入端LX连接，所述DC/DC升压转换器U6的输出端OUT与电子负载模块的工作电压输入端连接，输出5V电压。该升压模块还可包括肖特基二极管D3，该肖特基二极管D3并联在DC/DC升压转换器U6的输入端与输出端之间。
如图6所示，所述电子负载模块主要包括运算放大器U5、MOS管Q5和采样电阻R37，其中，所述运算放大器U5的VCC端与升压模块的5V电压输出端连接，其输出端与MOS管Q5的栅极连接，其输入端IN-与MOS管Q5的源极连接，其输入端IN+与控制模块的PWM输出端连接，所述MOS管Q5的源极通过采样电阻R37与地对接，其漏极与负载电流输入端VCC-P连接。
另外，本发明中，所述结果显示模块可采用显示屏或LED指示灯，一般的，为了实现显示结果的易直观性，及降低成本，可优选采用多组LED指示灯作为结果显示模块，以分别显示不同的信息。并且，本发明可选用开关管或编码器配合LED指示灯使用，以灵活控制LED指示灯的明灭。
（1）阻抗比较测试
当所述模式自检模块检测到第二电压采集端ADC2存在电压时，则说明第一USB接口模块和第二USB接口模块之间连接有被测USB线缆，模式自检模块控制控制单元进入线缆测试模式，阻抗比较模块开始工作。
所述阻抗比较模块根据第一电压采集端ADC1与第二电压采集端ADC2之间的压差、第二电压采集端ADC2与第三电压采集端ADC3之间的压差及标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗，并通过结果显示模块进行显示。
一般的，本发明还可在增设过滤模块，在采集ADC1、ADC2和ADC3信号时，均采集多次后，取其平均值，以对采集信号进行过滤处理。设标准阻抗模块中标准阻抗的阻值为R0，ADC1、ADC2和ADC3的电压分别为UA、UB、UC，则被测USB线缆的阻值RT=（UA-UB）/（UB-UC）* R0 。
（2）屏蔽线测试
在USB线缆测试模式中，本发明还包括屏蔽线检测。所述系统还包括用于测试被测USB线缆是否具备屏蔽线的屏蔽线检测模块，所述屏蔽线检测模块的输入端与第一USB接口模块的屏蔽端连接，所述第一USB接口模块的屏蔽端与被测USB线缆的屏蔽线连接，所述屏蔽线检测模块的输出端与结果显示模块的屏蔽显示端Shielded连接。
如图3所示，所述屏蔽线检测模块可主要由采样电阻R13组成，采样电阻R13的一端与第一USB接口模块J2的屏蔽端S2连接，其另一端与结果显示模块的屏蔽显示端Shielded连接。所述结果显示模块包括屏蔽指示LED灯和用于控制屏蔽指示LED灯的开关管，该开关管接收结果显示信号Shielded，并控制屏蔽指示LED灯的明灭。
当待测试的USB线缆具备屏蔽层时，那么屏蔽端S2与GND端短接，采样电阻R13的结果显示信号Shielded电平为0V，导致开关管导通，则屏蔽指示LED灯；若待测试的USB线缆不具备屏蔽层，则开关接收的结果显示信号Shielded电平为高电平，使开关管处于截止状态，LED13不亮。
（3）短路测试
进一步的，本发明所述系统还可包括用于测试被测USB线缆是否短路的短路检测模块，所述短路检测模块的输入端与第一USB接口模块的接地端连接，所述短路检测模块的输出端与控制单元的第五电压采集端ADC5连接，所述控制单元根据第五电压采集端ADC5所接收的短路检测信号，通过短路显示端short与结果显示模块连接。
进一步的，本发明所述系统还包括电源地线开关模块，所述电源地线开关模块的输入端连接在第一USB接口模块和第三USB接口模块的电源端之间，所述电源地线开关模块的输出端分别与模拟地端和第一USB接口模块的接地端连接，所述电源地线开关模块的接地端与地对接，所述电源地线开关模块的开关控制端与控制单元的地线控制端PA1连接。
当控制单元检测到第五电压采集端ADC5有电压时，且该电压ADC5大于或等于第三USB接口模块的电源端的电压的1/2，则判定该USB线缆为短路线，并控制结果显示模块中的短路LED灯亮/闪烁；若电压ADC5小于第三USB接口模块的电源端的电压的1/2，则说明被测USB线缆不存在短路缺陷，控制单元通过地线控制端PA1打开电源地线开关模块，使被测USB线缆进入测试工作状态。
如图3所示，电源地线开关模块包括三极管Q4、三极管Q6和MOS管Q1；所述MOS管Q1的源极与地对接，其漏极与模拟地连接，其栅极通过电阻R41与地对接，还与三极管Q6的集电极连接；所述三极管Q6的发射极与第三USB接口的电源端连接，其基极通过电阻R40与第三USB接口的电源端连接，其基极还通过电阻R9与三级管Q4的集电极连接；所述三级管Q4的发射极与地对接，其基极通过电阻R14与地线控制端PA1连接。
本发明中所述USB供电装置包括具有USB接口的充电器和移动电源等供电装置。本发明还可测试USB供电装置的充电质量，包括带载能力、输出能力和补偿能力的测试。
（4）USB供电装置的带载能力测试
本发明中，所述供电源测试模块包括用于测试USB供电装置的带载能力的带载能力测试模块。
所述PWM调节模块通过PWM信号控制电子负载模块的负载电流，如控制其负载电流为1A，带载能力测试模块采集当前状态下第一电压采集端ADC1信号，判断当前采集的ADC1信号的值是否小于最小预设阈值，所述最小预设阈值可取4.5V-4.8V之间的值，如取4.6V、4.65V。
若是，则更新该被测USB供电装置的带载能力参数，并通过PWM调节模块调整电子负载模块所接收PWM信号，控制电子负载模块的负载电流，如每次增加100mA，继续采集当前的ADC1信号并判断其是否小于最小预设阈值，直到采集到的ADC1信号的值属于最小预设阈值和最大预设阈值之间。
若当前采集的ADC1信号大于最大预设阈值，则判定该被测USB接口模块异常，并通过结果显示模块进行显示，所述最大预设阈值可取5.5V-6V之间的值，如取5.8V。
若当前采集的ADC1信号属于最小预设阈值和最大预设阈值之间，则通过结果显示模块显示该被测USB供电装置的带载能力。
（5）USB供电装置的输出能力测试
本发明中，所述供电源测试模块还可包括用于测试USB供电装置的输出能力的输出能力测试模块。
所述PWM调节模块通过PWM信号控制电子负载模块的负载电流，如控制其负载电流为1A，输出能力测试模块采集当前状态下第一电压采集端ADC1信号，判断当前采集的ADC1信号的值属于哪个预设阈值范围内，并输出相应的等级显示指令，例如：若当前ADC1信号属于5.1v-5.8v之间，则第一个绿灯亮，表示第一等级；若当前ADC1信号属于5.0v-5.1v之间，则第二个绿灯亮，表示第二等级；若当前ADC1信号属于4.9v-5.0v之间，则第一个黄灯亮，表示第三等级；若当前ADC1信号属于4.8v-4.9v之间，则第二个黄灯亮，表示第四等级；若当前ADC1信号属于4.7v-4.8v之间，则第一个红灯亮，表示第五等级；若当前ADC1信号属于4.6v-4.7v之间，则第二个红灯亮，表示第六等级；若当前ADC1信号属于大于5.8v或小于4.6v之间，则最后一个红灯闪烁，表示第七等级。
（6）USB供电装置的补偿能力测试
本发明中，所述供电源测试模块还可包括用于判断被测USB供电装置是否具备输出补偿能力的补偿能力测试模块。所述输出补偿测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的补偿显示端compen连接。
所述补偿能力测试模块判断第一电压采集端ADC1上当前测试的值是否大于初次测试的值，若是则判定该被测USB供电装置具备输出补偿能力，并输出高电平控制输出补偿指示LED灯亮。
另外，本发明中，所述第一USB接口模块可为母头连接器；优选采用可逆USB母头连接器，如采用USB-AF90CB模块；所述第二USB接口模块可为Micro USB接口、Mini USB接口、8-Pin USB接口、10-Pin USB接口、30-Pin USB接口和Type-C USB接口中的一种或多种组合，也可以是其他规格的USB接口；所述第三USB接口模块为公头连接器，优选采用可逆USB公头连接器，如采用USBAM-P-N模块。
本发明还提出了一种便携式充电质量智能测试方法，基于上述任一实施例所述的系统，该方法包括以下多个步骤。
S0，准备步骤：若要测试USB线缆时，将待测USB线缆的一端接入第一USB接口模块，将待测USB线缆的另一端接入第二USB接口模块，第三USB接口模块接入USB供电装置。若要测试USB供电装置，则直接将第三USB接口模块接入USB供电装置的USB输出接口。
S1，模式自检步骤：模式自检模块采集第二电压采集端ADC2的电压，若为高电平则启动USB线缆测试模式，跳转至步骤S2，若为低电平则启动USB供电装置测试模式，跳转至步骤S3。
S2，USB线缆测试步骤，包括以下子步骤：
S2001，短路检测步骤：在子步骤S201之前，控制单元检测第五电压采集端ADC5的电压，若电压ADC5与第三USB接口模块的电源端的电压值大于或等于一定比例，如1/2，则判定被测USB线缆存在短路缺陷，并通过结果显示模块进行显示。接着，控制单元通过地线控制端PA1启动电源地线开关模块，USB线缆开始进入测试状态。
S2002，屏蔽线检测步骤：屏蔽线检测模块检测第一USB接口模块与第二USB接口模块之间的屏蔽端的电压，结果显示模块的屏蔽显示端Shielded根据该电压显示检测结果。
S201，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块。
S202，阻抗比较模块采集第一电压采集端ADC1、第二电压采集端ADC2和第三电压采集端ADC3的电压，并计算电压ADC1与电压ADC2之间的压差，以及电压ADC2与电压ADC3之间的压差，根据标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗。
S203，控制单元根据被测USB线缆的实际阻抗输出被测USB线缆的充电质量显示指令，通过结果显示模块进行分等级显示。
S3，USB供电装置测试步骤，包括以下子步骤：
S301，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块；
S302，PWM调节模块控制电子负载模块的负载电流为第一电流值，并采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第一ADC1值；
S303，PWM调节模块将电子负载模块的负载电流上升为第二电流值，采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第二ADC1值；
S304，带载能力测试子步骤：判断第二ADC1值与最小预设阈值和最大预设阈值的关系；
若第二ADC1值大于最大预设阈值，则判定该被测USB供电装置为异常，并通过结果显示模块进行显示；
若第二ADC1值小于最小预设阈值，则通过PWM调节模块按预设规则（如每次增加100mA）改变电子负载模块的负载电流，并继续采集当前状态下第一电压采集端ADC1的第二ADC1值，更新被测USB供电装置的带载能力参数；
若第二ADC1值属于最小预设阈值和最大预设阈值之间的范围，则控制单元根据当前的带载能力参数控制结果显示模块显示被测USB供电装置的带载能力。
S305，输出能力测试子步骤：将第二ADC1值与多个预设阈值范围进行比较，判断当前第二ADC1值属于所述多个预设阈值范围中的哪一个预设阈值范围，并输出相应的等级显示指令，以显示在当前带载能力下，该USB供电装置的输出能力。
S306，补偿能力检测子步骤：判断当前第一电压采集端ADC1采集的电压值是否大于所述第一ADC1值，若是，则判定该被测USB供电装置具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示，否则，判定该被测USB供电装置不具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种便携式充电质量智能测试系统，具有USB线缆测试模式和USB供电装置测试模式，其特征在于，所述系统至少由以下多个模块组成：第一USB接口模块、第二USB接口模块、第三USB接口模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、标准阻抗模块、电子负载模块、控制单元和结果显示模块；
所述第一USB接口模块，包括与被测USB线缆的第一端相匹配的第一USB接口；所述第二USB接口模块，包括若干个与所述被测USB线缆的第二端相匹配的第二USB接口；所述第三USB接口模块，包括与USB供电装置的电源输出接口相匹配的第三USB接口；
所述第一USB接口模块的电源端与第三USB接口模块的电源端连接，所述第二USB接口模块的电源端通过第一电压检测模块与控制单元的第二电压采集端ADC2连接，所述第二USB接口模块的电源端还通过标准阻抗模块分别与第三USB接口模块的电源端和第二电压检测模块的输入端连接，所述第二电压检测模块的输出端与控制单元的第三电压采集端ADC3连接；
所述电子负载模块的负载电流输入端VCC_P与第三USB接口模块的电源端连接，所述电子负载模块的PWM输入端与控制单元的PWM输出端连接；所述控制单元的线缆质量结果输出端与结果显示模块的线缆质量显示端连接，所述控制单元的充电装置质量结果输出端与结果显示模块的充电装置质量显示端连接。
2.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述系统还包括用于测试被测USB线缆是否具备屏蔽线的屏蔽线检测模块，所述屏蔽线检测模块的输入端与第一USB接口模块的屏蔽端连接，所述第一USB接口模块的屏蔽端与被测USB线缆的屏蔽线连接，所述屏蔽线检测模块的输出端与结果显示模块的屏蔽显示端Shielded连接。
3.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述系统还包括用于测试被测USB线缆是否短路的短路检测模块，所述短路检测模块的输入端与第一USB接口模块的接地端连接，所述短路检测模块的输出端与控制单元的第五电压采集端ADC5连接，所述控制单元根据第五电压采集端ADC5所接收的短路检测信号，通过短路显示端short与结果显示模块连接。
4.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述系统还包括负载电源开关模块，所述负载电源开关模块的输入端与第三USB接口模块的电源端连接，其控制端与控制单元的负载电源控制端PA2连接，其输出端分别与电子负载模块的负载电流输入端VCC_P和第二电压检测模块的输入端连接。
5.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述系统还包括第一电压采集模块，所述第一电压采集模块的输入端连接在第三USB接口模块和第一USB接口模块之间，所述第一电压采集模块的输出端与控制单元的第一电压采集端ADC1连接。
6.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述控制单元包括阻抗比较模块，所述阻抗比较模块的第一输入端与第一电压采集端ADC1连接，其第二输入端与第二电压采集端ADC2连接，其第三输入端与第三电压采集端ADC3连接，其输出端与结果显示模块的线缆充电质量显示端cable连接；
所述阻抗比较模块用于根据第一电压采集端ADC1与第二电压采集端ADC2之间的压差、第二电压采集端ADC2与第三电压采集端ADC3之间的压差及标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗。
7.基于权利要求1所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述控制单元包括供电源测试模块和PWM调节模块，所述供电源测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1连接，所述供电源测试模块的输出端与PWM调节模块的输入端连接，所述PWM调节模块的输出端与控制单元的PWM输出端连接；
所述供电源测试模块包括带载能力测试模块、输出能力测试模块和补偿能力测试模块中的一种或多组组合；
所述带载能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的带载能力显示端loading连接；
所述输出能力测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的输出能力显示端charger连接；
所述输出补偿测试模块的输入端与第一电压采集端ADC1的输出端连接，其输出端与结果显示模块的补偿能力显示端compen连接。
8.基于权利要求6或7所述的一种便携式充电质量智能测试系统，其特征在于：所述控制单元还包括模式自检模块；所述模式自检模块的输入端与第二电压采集端ADC2连接，所述模式自检模块的第一输出端与阻抗比较模块的控制端连接，所述模式自检模块的第二输出端与供电源测试模块的控制端连接，所述供电源测试模块还与输出补偿测试模块连接。
9.一种便携式充电质量智能测试方法，基于权利要求1-8任一项所述系统，其特征在于，所述方法包括以下多个步骤：
S1，模式自检步骤：模式自检模块采集第二电压采集端ADC2的电压，若为高电平则启动USB线缆测试模式，跳转至步骤S2，若为低电平则启动USB供电装置测试模式，跳转至步骤S3；
S2，USB线缆测试步骤，包括以下子步骤：
S201，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块；
S202，阻抗比较模块采集第一电压采集端ADC1、第二电压采集端ADC2和第三电压采集端ADC3的电压，并计算电压ADC1与电压ADC2之间的压差，以及电压ADC2与电压ADC3之间的压差，根据标准阻抗模块的标准阻抗值，计算被测USB线缆的实际阻抗；
S203，控制单元根据被测USB线缆的实际阻抗输出被测USB线缆的充电质量显示指令，通过结果显示模块进行显示；
S3，USB供电装置测试步骤，包括以下子步骤：
S301，控制单元通过负载电源控制端PA2启动负载电源开关模块，通过升压控制端PA3启动升压模块，升压模块将第三USB接口模块输入的电源进行升压，以启动电子负载模块；
S302，PWM调节模块控制电子负载模块的负载电流为第一电流值，并采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第一ADC1值；
S303，PWM调节模块将电子负载模块的负载电流上升为第二电流值，采集该状态下第一电压采集端ADC1的电压值，记为第二ADC1值；
所述USB供电装置测试步骤包括带载能力测试子步骤、输出能力测试子步骤和补偿能力检测子步骤中的一种或多种组合；
S304，带载能力测试子步骤：判断第二ADC1值与最小预设阈值和最大预设阈值的关系；
若第二ADC1值大于最大预设阈值，则判定该被测USB供电装置为异常，并通过结果显示模块进行显示；
若第二ADC1值小于最小预设阈值，则通过PWM调节模块按预设规则（如每次增加100mA）改变电子负载模块的负载电流，并继续采集当前状态下第一电压采集端ADC1的第二ADC1值，更新被测USB供电装置的带载能力参数；
若第二ADC1值属于最小预设阈值和最大预设阈值之间的范围，则控制单元根据当前的带载能力参数控制结果显示模块显示被测USB供电装置的带载能力；
S305，输出能力测试子步骤：将第二ADC1值与多个预设阈值范围进行比较，判断当前第二ADC1值属于所述多个预设阈值范围中的哪一个预设阈值范围，并输出相应的等级显示指令，以显示在当前带载能力下，该USB供电装置的输出能力；
S306，补偿能力检测子步骤：判断当前第一电压采集端ADC1采集的电压值是否大于所述第一ADC1值，若是，则判定该被测USB供电装置具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示，否则，判定该被测USB供电装置不具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示。
10.基于权利要求9所述的一种便携式充电质量智能测试方法，其特征在于，所述USB线缆测试步骤S2中，还包括：
S2001，短路检测步骤：在子步骤S201之前，控制单元检测第五电压采集端ADC5的电压，若电压ADC5与第三USB接口模块的电源端的电压值大于或等于一定比例，则判定被测USB线缆存在短路缺陷，并通过结果显示模块进行显示；
S2002，屏蔽线检测步骤：屏蔽线检测模块检测第一USB接口模块与第二USB接口模块之间的屏蔽端的电压，结果显示模块的屏蔽显示端Shielded根据该电压显示检测结果；
所述USB供电装置测试步骤S3中，还包括输出补偿检测子步骤S305：判断当前第一电压采集端ADC1采集的电压值是否大于所述第一ADC1值，若是，则判定该被测USB供电装置具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示，否则，判定该被测USB供电装置不具备输出补偿功能，并通过结果显示模块进行显示。
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Granted publication date: 20230606