CN106291179B - 终端充放电自动化测试电路及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端充放电自动化测试电路，包括微控制器及外围电路。其中，外围电路包括环境传感器，连接微控制器、用于检测环境信息；开关控制电路，用于使终端选择电池和充电器及在开关机下进行测试；充电器测试电路，连接开关控制电路及微控制器、用于检测充电器的目标参数；电池测试电路，连接开关控制电路及微控制器、用于检测电池的目标参数；通信电路，连接微控制器、用于将环境信息及上述目标参数发送至处理器。本发明实施例通过开关控制电路实现了测试过程中的开机、关机及更换充电器等操作，从而实现了充放电的全自动化测试，节省了人力及时间成本，也提高了测试效率。本发明同时公开了一种测试方法。

Description

终端充放电自动化测试电路及其测试方法

技术领域

本发明涉及终端测试技术领域，尤其涉及一种终端充放电自动化测试电路及其测试方法。

背景技术

目前，现有的终端(如手机)电池的充放电测试方案主要存在以下问题：不能实现全自动化测试，测试效率低下，例如需要人工去开机、关机或更换电池等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种终端充放电自动化测试电路及其测试方法，以实现终端充放电的全自动化测试，且测试效率高。

本发明实施例提供了一种终端充放电自动化测试电路，包括微控制器及外围电路。其中，外围电路包括：

环境传感器，连接微控制器、用于检测测试的环境信息；

开关控制电路，用于使终端选择连接标准电池或模拟电池、连接标准充电器或模拟充电器以及使终端处于开机测试状态或关测试机状态；

充电器测试电路，连接开关控制电路及微控制器、用于检测终端充放电过程中充电器的目标参数；

电池测试电路，连接开关电路及微控制器、用于检测终端充放电过程中电池的目标参数；

通信电路，连接微控制器、用于将环境信息及充电器的目标参数、电池的目标参数发送至处理器。

具体地，环境传感器包括温度传感器及湿度传感器，环境信息包括温度及湿度，温度传感器用于检测温度，湿度传感器用于检测湿度。

较佳地，开关控制电路包括第一开关、第二开关及第三开关。其中，第一开关用于使终端连接标准电池或模拟电池，第二开关用于使终端连接标准充电器或模拟充电器，第三开关用于使终端选择在开机状态下进行测试或在关机状态下进行测试。

具体地，充电器测试电路包括第一采样电阻、第一信号放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第一功率电阻及第一功率三极管，第一采样电阻的一端分别连接第一开关及第一信号放大器的正相输入端，另一端分别连接第一信号放大器的反相输入端、通信电路、第一分压电阻及第一功率电阻，第一分压电阻及第二分压电阻串联，且第二分压电阻接地，第一分压电阻与第二分压电阻的连接处形成第一采样点，第一功率三极管的基极连接微控制器，第一功率三极管的集电极连接第一功率电阻，第一功率三极管的发射极接地。

具体地，电池测试电路包括第二采样电阻、第二信号放大器、第三分压电阻、第四分压电阻、第二功率电阻及第二功率三极管，第二采样电阻的一端分别连接第二开关及第二信号放大器的反相输入端，另一端分别连接第二信号放大器的正相输入端、第三分压电阻及第二功率电阻，第三分压电阻及第四分压电阻串联，且第四分压电阻接地，第三分压电阻与第四分压电阻的连接处形成第二采样点，第二功率三极管的基极连接微控制器，第二功率三极管的集电极连接第二功率电阻，第二功率三极管的发射极接地。

相应地，本发明实施例还提供了一种终端充放电自动化测试方法，包括：

接收测试的环境信息，该环境信息为开始测试时环境传感器所检测的温度及湿度；

接收充电器的目标参数，该充电器的目标参数为开关控制电路连接标准充电器或模拟充电器时，充电器测试电路所采集的目标参数；

接收电池的目标参数，该电池的目标参数为开关控制电路连接标准电池或模拟电池时，电池测试电路所采集的目标参数；

将环境信息及充电器的目标参数、电池的目标参数发送至处理器。

可选地，接收充电器的目标参数之前还包括：

控制开关控制电路以使终端连接标准电池或模拟电池；

或者，控制开关控制电路使终端连接标准充电器或模拟充电器；

或者，控制开关控制电路使终端处于开机测试状态下或在关机测试状态。

可选地，控制开关控制电路以使终端连接标准电池或模拟电池之后还包括：

对终端进行开机测试以检测ID电阻电压及TH电阻电压。

可选地，控制开关控制电路以使终端连接标准充电器或模拟充电器之后还包括：

检测第一采样电阻及第一采样点的电压，该第一采样电阻及第一采样点均设置于所述充电器测试电路中；

根据第一采样电阻及第一采样点的电压计算标准充电器或模拟充电器接入终端时、测试电路的浪涌电流和浪涌电压；

检测通信电路两端的电压差以检测当前充电模式。

可选地，检测当前充电模式之后还包括：

判断是否需要进行特殊测试；

当需要时，通过微控制器调整第一三极管或第二三极管的基极电压以实现特殊测试，该第一三极管设置于该充电器测试电路中，该第二三三极管设置于该电池测试电路中。

具体地，接收充电器的目标参数包括：

将第一采样电阻的电压进行放大以得到第一电流采样电压；

根据第一电流采样电压及第一采样点的电压计算充电器的充电电压及充电电流。

具体地，接收电池的目标参数包括：

检测第二采样电阻及第二采样点的电压，该第二采样电阻及第二采样点均设置于电池测试电路中；

将第二采样电阻的电压进行放大以得到第二电流采样电压；

根据第二电流采样电压及第二采样点的电压计算电池的充电电压及充电电流。

本发明实施例通过开关控制电路实现了测试过程中的开机、关机及更换充电器等操作，从而实现了充放电的全自动化测试，节省了人力及时间成本，也提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明终端充放电自动化测试电路的原理图。

图2为本发明终端充放电自动化测试电路一实施例的结构框图。

图3为图2的电路图。

图4为图3所示电路的控制流程图。

图5为本发明终端充放电自动化测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要指出的是，本发明中所提及的终端为手机。

请参考图1，本发明终端充放电自动化测试电路的原理如下：充电器及电池分别通过两个采样电路连接至终端，通过采样电路对充电器和电池分别进行电流采样和电压采样，并将所得到的电流经过运放处理后传送至微控制器，而得到的电压则直接传送至微控制器，微控制器会对所接收的电流及电压进行AD转换处理，同时，本发明中还通过温度传感器及湿度传感器检测当前温度及湿度，且当前温度及湿度均被传送至微控制器，最后，微控制器会将电流采样和电压采样得到的数据以及温湿度等通过通信电路传送至电脑等处理器进行检测与计算，从而完成终端充电过程中的各种测试。此外，微控制器还通过DA转换处理、放电控制部分及电脑实现对终端放电过程中的各种测试。

再请参考图2及图3，本发明终端充放电自动化测试电路具体包括微控制器10(对应图3中的U2)及外围电路。为了更好地理解该方案，先对图3中所涉及的相关符号说明如下：

其中，外围电路包括：

温度传感器20，对应图3中的J8，连接微控制器U2的引脚15，用于检测当前温度；

湿度传感器21，对应图3中的J7，连接微控制器U2的引脚12，用于检测当前湿度；需要说明的是，温度传感器20及湿度传感器21可合称为环境传感器，以用于检测测试的环境信息，即温湿度；

开关控制电路22，用于使终端选择连接标准电池或模拟电池、连接标准充电器或模拟充电器以及使终端处于开机测试状态或关机测试状态；需要说明的是，本实施例中的测试电路可以选择性地连接标准电池或模拟电池，也可选择性地连接标准充电器或模拟充电器，同时，该测试电路还可在开机与关机状态下分别进行各项测试。因此，本实施例中的开关控制电路22包括第一开关SW1、第二开关SW2及第三开关SW3，通过开关SW1可使终端通过充电器接口J1连接标准充电器，或通过充电器接口J2连接模拟充电器，其中，模拟充电器的输出电压或电流是可调的，其用于测试特殊情况下的充电，如过压欠压充电测试；通过开关SW2可使终端连接标准电池J5或模拟电池J9，其中，模拟电池的输出电压或电流是可调的，其能够吸收充电器输出的电流，可用于进行快速充电或放电测试，也可用于特殊情况下的测试，如电池过放充电测试；通过开关SW3可使终端选择在开机状态下进行测试或在关机状态下进行测试。需要指出的是，开关SW1及SW2实际上可以是多选一开关，这样便可以选择更多数量(不仅限于两个)的充电器或电池；

充电器测试电路23，连接开关电路21及微控制器10、用于检测终端充放电过程中充电器的目标参数；具体地，充电器测试电路23包括第一采样电阻R1、第一信号放大器U1A、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3、第一功率电阻R9及第一功率三极管Q1，第一采样电阻R1的一端分别连接第一开关SW1及第一信号放大器U1A的正相输入端，另一端分别连接第一信号放大器U1A的反相输入端、通信电路25(对应图3中的J3，在本实施例中为USB接口)、第一分压电阻R2及第一功率电阻R9，第一分压电阻R2及第二分压电阻R3串联，且第二分压电阻R3接地，第一分压电阻R2与第二分压电阻R3之间形成第一采样点，该采样点用于采样USB总线的采样电压VBUS_AD，第一功率三极管Q1的基极连接微控制器U2并连接一电阻R7，集电极连接第一功率电阻R9，发射极接地；

电池测试电路24，连接开关电路及微控制器、用于检测终端充放电过程中电池的目标参数；具体地，电池测试电路24包括第二采样电阻R4、第二信号放大器U1B、第三分压电阻R5、第四分压电阻R6、第二功率电阻R10及第二功率三极管Q2，第二采样电阻R4的一端分别连接第二开关SW2及第二信号放大器U1B的反相输入端，另一端分别连接第二信号放大器U1B的正相输入端、第三分压电阻R5及第二功率电阻R10，第三分压电阻R5及第四分压电阻R6串联，且第四分压电阻R6接地，第三分压电阻R5与第四分压电阻R6之间形成第二采样点，该采样点用于采样电池的采样电压VBAT_AD，所述第二功率三极管的基极连接所述微控制器，集电极连接所述第二功率电阻，发射极接地。

通信电路25，连接微控制器、用于将参数发送至处理器以完成各项测试。在本实施例中，通信电路25选择USB2.0通信方式，当然，也可选择如RS232等方式与电脑等处理器进行通信。

再请结合图3及图4，对本发明测试电路的具体处理流程介绍如下：

S401，初始化温度、湿度传感器以检测当前温度及湿度；

S402，控制开关SW2，以使终端连接标准电池或模拟电池；

S403，对终端进行开机测试以检测ID电阻电压及TH电阻电压；

S404，控制开关SW3，以选择在开机或关机状态下进行测试；

S405，控制开关SW1，以使选择一充电器(标准充电器或模拟充电器)连接终端；

S406，采样电阻R1及R3(即第一采样点)的电压，以计算充电器接入瞬间的浪涌电流和浪涌电压；

S407，采样USB总线D+和D-的电压，并根据两者的电压差检测当前充电模式；

S408，判断是否进行特殊测试，若是，则执行步骤S411，反之，则执行步骤S409；

S409，测量VBAT_AD与VBATCUR_AD电压，以计算电池电压与充电电流；其中，VBAT_AD电压为第二采样点处的电压，VBATCUR_AD电压为第二信号放大器U1B输出端的电压；

S410，测量VBUS_AD与VBUSCUR_AD电压，以计算充电器电压与电流；其中，VBUS_AD电压为第二采样点的电压，VBUSCUR_AD电压为第一信号放大器U1A输出端的电压；

S411，进行特殊测试；具体地，当在步骤S405中通过开关SW1选择连接了模拟充电器，基于模拟充电器的特性，可通过微控制器U2内部的DA模块调节三极管Q1或Q2的基极电压，即实现对INRUSH_D电压的控制，从而可以实现对充电电压进行恒压或恒流拉低的特殊测试；

S412，通过USB或RS232通信方式将数据发送到电脑，并进行检测与计算，完成各项测试；具体地，在上述步骤S401、S403、S406、S407、S409、S410及S411中均得到了多个数据，将这些数据发送至电脑等处理器进行检测与计算，便可完成各项测试；其中，各项测试包括过压欠压充电、充电效率、高低温充电(高低湿度)、浪涌电流、电池过放充电、电池最大过流能力、充电协议检测、ID电阻与TH电阻电压测量等；

S413，判断充电是否完成，若完成，则结束整个测试过程，否则，执行步骤S409，继续检测VBAT_AD与VBATCUR_AD电压，以计算检测电池电压与充电电流。

相应地，本发明还提供了一种终端充放电自动化测试方法，如图5所示，该方法具体包括：

S501，接收测试的环境信息；具体为，初始化温度传感器及湿度传感器以检测当前温度及湿度等环境信息，并将该环境信息发送至微控制器；

S502，通过开关控制电路以使终端连接标准电池或模拟电池；

S503，对终端进行开机测试以检测ID电阻电压及TH电阻电压；

S504，通过开关控制电路选择在开机或关机状态下进行测试；

S505，通过开关控制电路选择一充电器连接终端；

S506，检测第一采样电阻及第一采样点的电压以计算标准充电器或模拟充电器接入瞬间的浪涌电流和浪涌电压；具体地，结合前述对本发明测试电路的描述可知，该步骤为采样R1和R3的电压，并根据两者的电压差计算浪涌电流和浪涌电压；

S507，检测通信电路两端的电压差以检测当前充电模式；具体地，结合前述对本发明测试电路的描述可知，该步骤为采样USB总线D+和D-的电压，并根据两者的电压差检测当前充电模式；

S508，判断是否需要进行特殊测试，若是，执行步骤S509，反之，执行步骤S510；

S509，进行特殊测试，并在测试完成后执行步骤S512，其中具体测试过程请参考步骤S411中所述，在此不再赘述；

S510，接收充电器的目标参数；具体为，将第一采样电阻R1的电压进行放大以得到第一电流采样电压VBUSCUR_AD，根据第一电流采样电压VBUSCUR_AD及第一采样点的电压VBUS_AD计算充电器的充电电压及充电电流；

S511，接收电池的目标参数；具体为，检测第二采样电阻R4及第二采样点的电压，将第二采样电阻R4的电压进行放大以得到第二电流采样电压VBATCUR_AD，根据第二电流采样电压VBATCUR_AD及第二采样点的电压VBAT_AD计算电池的充电电压及充电电流；

S512，将环境信息及充电器的目标参数、电池的目标参数发送至处理器；

S513，判断充电是否完成，若完成，则结束整个测试过程，否则，执行步骤S510。

从以上描述可以看出，与现有技术相比，本发明的测试电路及其方法具有以下优点：

(1)本发明通过温度传感器及湿度传感器分别检测当前温度及湿度，并通过开关控制电路选择不同的电池及充电器，再通过充电器测试电路及电池测试电路以检测充放电过程中充电器及电池的各项参数，最后通过通信电路将上述参数发送至处理器以完成各项测试；通过本发明，可以完成如过压欠压充电、充电效率、高低温充电、高低湿度充电、浪涌电流、电池过放充电及充电协议等各项测试，从而使得测试内容更加全面；

(2)由于本发明采用开关控制电路选择连接标准电池或模拟电池以及选择连接标准充电器或模拟充电器，根据模拟电池和模拟充电器的特性，其输出电压和电流是可调的，因此可以实现特殊情形(如电池过放状态)下的测试；

(3)由于充电器和电池测试电路分别与开关电路及微控制器连接，该充电器和电池测试电路与传统的采用万用表相比，其是直接嵌入了充电路径中，因此极大地减小了测量误差，从而提高了测量精度；

(4)由于本发明中是通过开关控制电路实现充电器的连接，同时通过开关控制电路实现开机、关机状态下的测试，即通过开关控制电路自动地实现了开机、关机及更换充电器，从而使得整个测试过程被全自动化，进而节省了人力及时间成本，也提高了测试效率；

(5)由于本发明中是通过开关控制电路实现电池的连接，当选择连接模拟电池时，基于模拟电池的特性，其输出电压和电流是可调的，因此当某一充电阶段出现异常时，可直接调节模拟电池以达到想要的设定电压，从而极大地提高了测试效率。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种终端充放电自动化测试电路，包括微控制器及外围电路，其特征在于，所述外围电路包括：

环境传感器，连接所述微控制器、用于检测测试的环境信息；

开关控制电路，用于使终端选择连接标准电池或模拟电池、连接标准充电器或模拟充电器以及使所述终端处于开机测试状态或关机测试状态；

充电器测试电路，连接所述开关控制电路及微控制器、用于检测所述终端充放电过程中充电器的目标参数；所述充电器的目标参数是基于与所述终端相连的包含第一采样电阻的采样电路对所述充电器进行电流采样和电压采样之后所确定的；

电池测试电路，连接所述开关控制电路及微控制器、用于检测所述终端充放电过程中电池的目标参数；所述电池的目标参数是基于与所述终端相连的所述包含第二采样电阻的采样电路对所述电池进行电流采样和电压采样之后所确定的；

通信电路，连接所述微控制器、用于通过USB2.0或RS232通信方式将所述环境信息及充电器的目标参数、电池的目标参数发送至处理器。

2.如权利要求1所述的终端充放电自动化测试电路，其特征在于，所述环境传感器包括温度传感器及湿度传感器，所述环境信息包括温度及湿度，所述温度传感器用于检测所述温度，所述湿度传感器用于检测所述湿度。

3.如权利要求2所述的终端充放电自动化测试电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一开关、第二开关及第三开关，所述第一开关用于使所述终端连接标准电池或模拟电池，所述第二开关用于使所述终端连接标准充电器或模拟充电器，所述第三开关用于使所述终端选择在开机状态下进行测试或在关机状态下进行测试。

4.如权利要求3所述的终端充放电自动化测试电路，其特征在于，所述充电器测试电路包括第一采样电阻、第一信号放大器、第一分压电阻、第二分压电阻、第一功率电阻及第一功率三极管，所述第一采样电阻的一端分别连接所述第一开关及所述第一信号放大器的正相输入端，另一端分别连接所述第一信号放大器的反相输入端、通信电路、第一分压电阻及第一功率电阻，所述第一分压电阻及第二分压电阻串联，且所述第二分压电阻接地，所述第一分压电阻与第二分压电阻的连接处形成第一采样点，所述第一功率三极管的基极连接所述微控制器，所述第一功率三极管的集电极连接所述第一功率电阻，所述第一功率三极管的发射极接地。

5.如权利要求4所述的终端充放电自动化测试电路，其特征在于，所述电池测试电路包括第二采样电阻、第二信号放大器、第三分压电阻、第四分压电阻、第二功率电阻及第二功率三极管，所述第二采样电阻的一端分别连接所述第二开关及所述第二信号放大器的反相输入端，另一端分别连接所述第二信号放大器的正相输入端、第三分压电阻及第二功率电阻，所述第三分压电阻及第四分压电阻串联，且所述第四分压电阻接地，所述第三分压电阻与第四分压电阻的连接处形成第二采样点，所述第二功率三极管的基极连接所述微控制器，所述第二功率三极管的集电极连接所述第二功率电阻，所述第二功率三极管的发射极接地。

6.一种终端充放电自动化测试方法，其特征在于，包括：

接收测试的环境信息，所述环境信息为开始测试时环境传感器所检测的温度及湿度；

接收充电器的目标参数，所述充电器的目标参数为开关控制电路连接标准充电器或模拟充电器时，充电器测试电路所采集的目标参数；所述充电器的目标参数是基于与所述终端相连的包含第一采样电阻的采样电路对所述充电器进行电流采样和电压采样之后所确定的；

接收电池的目标参数，所述电池的目标参数为所述开关控制电路连接标准电池或模拟电池时，电池测试电路所采集的目标参数；所述电池的目标参数是基于与所述终端相连的所述包含第二采样电阻的采样电路对所述电池进行电流采样和电压采样之后所确定的；

通过USB2.0或RS232通信方式将所述环境信息及充电器的目标参数、电池的目标参数发送至处理器。

7.如权利要求6所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，接收充电器的目标参数之前还包括：

控制所述开关控制电路以使所述终端连接标准电池或模拟电池；

或者，控制所述开关控制电路使所述终端连接标准充电器或模拟充电器；

或者，控制所述开关控制电路使所述终端处于开机测试状态下或在关机测试状态。

8.如权利要求7所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，控制所述开关控制电路以使所述终端连接标准电池或模拟电池之后还包括：

对所述终端进行开机测试以检测ID电阻电压及TH电阻电压。

9.如权利要求8所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，控制所述开关控制电路以使所述终端连接标准充电器或模拟充电器之后还包括：

检测第一采样电阻及第一采样点的电压，所述第一采样电阻及第一采样点均设置于所述充电器测试电路中；

根据所述第一采样电阻及第一采样点的电压计算所述标准充电器或模拟充电器接入所述终端时、所述充电器测试电路的浪涌电流和浪涌电压；

检测通信电路两端的电压差以检测当前充电模式。

10.如权利要求9所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，检测当前充电模式之后还包括：

判断是否需要进行特殊测试；

当需要时，通过微控制器调整第一功率三极管或第二功率三极管的基极电压以实现特殊测试，所述第一功率三极管设置于所述充电器测试电路中，所述第二功率三极管设置于所述电池测试电路中。

11.如权利要求10所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，接收充电器的目标参数包括：

将所述第一采样电阻的电压进行放大以得到第一电流采样电压；

根据所述第一电流采样电压及所述第一采样点的电压计算所述充电器的充电电压及充电电流。

12.如权利要求10所述的终端充放电自动化测试方法，其特征在于，接收电池的目标参数包括：

检测第二采样电阻及第二采样点的电压，所述第二采样电阻及第二采样点均设置于所述电池测试电路中；

将所述第二采样电阻的电压进行放大以得到第二电流采样电压；

根据所述第二电流采样电压及所述第二采样点的电压计算所述电池的充电电压及充电电流。