CN107515371A - 一种可热插拔测试工装电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可热插拔测试工装电路，包括微控制单元、输入射随电路、输出射随电路、ESD通信电路、电源切换电路、接口识别电路和对外接口电路；输入射随电路、输出射随电路、ESD通信电路、电源切换电路、接口识别电路的一端与MCU单元相连，另一端与对外接口电路相连；本发明提供的这种可热插拔测试工装电路在保证测试信号正常传输的情况下，实现稳定可靠的热插拔功能，简化了热插拔识别电路的设计；针对热插拔过程中易损坏器件和待机损耗问题，提供了互锁电源切换方案，降低了测试工装内部的损耗；并对热插拔电路功能进行了拓展，使测试工装热插拔性能同时适应带通信和电源输出的场合。

Description

一种可热插拔测试工装电路

技术领域

本发明电路测试技术领域，更具体地，涉及一种可热插拔测试工装电路。

背景技术

对电路板进行批量单板测试时，需要根据电路板的电路特性制作测试装置，以提高测试效率。对于测试装置，需要与单板进行频繁拔插。测试装置一般包括电源信号、输入信号、输出信号、通信信号，根据是否可带电操作将测试工装分为可热插拔工装和不可热插拔工装。对于需要频繁拔插的测试工装，热插拔性能影响单板测试的效率和稳定性，并且，热插拔过程中的静电问题和浪涌问题可能对器件造成损坏。

目前测试工装操作过程是在断电状态下做接口对接，在测试环境确定后再进行测试操作；测试效率低，且对整个测试设备断电、上电的过程增大电能损耗。另一方面，现有测试工装的热插拔电路一般采用插入识别电路和拔出识别电路，插入时对信号进行软开通，拔出时对信号进行软关断，只对信号进行缓冲处理，对于上电前状态无法判断，在插错或故障情况下无法进行识别和保护，易造成器件损坏。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可热插拔测试工装电路，其目的在于解决现有测试工装电路在待测板卡热插拔过程中易造成器件损坏的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可热插拔测试工装电路，包括微控制(Microcontroller Unit；MCU)单元、输入射随电路、输出射随电路、静电防护(Electro-Static discharge；ESD)通信电路、电源切换电路、接口识别电路和对外接口电路；

其中，输入射随电路、输出射随电路、ESD通信电路、电源切换电路、接口识别电路的一端与MCU单元相连，另一端与对外接口电路相连；

MCU单元用于提供GPIO接口、实现AD转换和DA转换；

输入射随电路用于吸收输入模拟量信号中的高频干扰信号，增加信号的输入阻抗，防止热插拔或外部干扰引入的尖峰电压信号损坏MCU单元；

输出射随电路用于阻抗匹配，提高MCU单元的带负载能力，并通过模拟开关芯片实时监控输出模拟量状态；

ESD通信电路用于提供隔离通信功能，并利用ADM3251或其他隔离通信模块的静电防护功能在热插拔过程对器件进行保护；

电源切换电路用于对输入电源进行滤波及电压变换，以便不同电路供电需求，并可通过三极管驱动继电器控制电源的投切控制；

接口识别电路用于对配置不同的连接对象通过接口进行识别，以便在热插拔过程中快速识别出连接对象并判断是否投切电源。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其MCU单元采用单片机或数字处理器实现。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其输入射随电路包括依次相连的高频吸收电路、分压电路和射随电路；

其中，高频吸收电路用于对输入的信号进行滤波，吸收输入模拟量中的高频干扰信号；

分压电路用于对高频吸收电路输出的信号进行分压处理，使输入信号满足MCU单元输入电平范围要求；

射随电路用于对分压电路输出的信号进行缓冲，减小热插拔过程中电路间直接连接带来的影响。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其输出射随电路包括依次连接的射随电路和选通电路；

其中，射随电路用于阻抗匹配，提高MCU的带负载能力；

选通电路用于实时监控输出模拟量状态，并用于根据输出模拟量状态进行实时选通控制。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其ESD通信电路包含依次连接的RS232通信电路和CAN通信电路；

其中，RS232通信电路用于对待测板卡的RS232串口的通信功能进行测试，模拟待测板卡需要发送或接收的电压、电流、开关机及故障等信号；

CAN通信电路用于待测板卡中含CAN通信的功能性测试，模拟待测板卡需要发送或接收的电压、电流、开关机及故障等信号。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其电源切换电路包括继电器控制电路、输入滤波电路、数字电源转换电路和模拟电源转换电路；

其中，滤波电路的输入端用于接入电源信号，滤波电路的输出端分别与继电器控制电路、数字电源转换电路、模拟电源转换电路相连；

继电器控制电路用于控制模拟电源的投切；

输入滤波电路用于吸收输入电源中的高频干扰信号；

数字电源转换电路用于给MCU单元提供电源；

模拟电源转换电路用于给运算放大器、模拟开关芯片等外围电路提供电源。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其接口识别电路包括并列的1位识别电路、2位识别电路、……、N位识别电路；其中，N为不小于3的自然数；可根据实际待测板卡接口电路进行拓展；若同类待测板卡数量较多，可设置多位识别电路以同时测试多块待测板卡，提高测试效率；对应增加对外接口触点数即可。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其对外接口电路包括并列的输入射随电路接口、输出射随电路接口、电源切换电路接口和接口识别电路接口。

优选的，上述的可热插拔测试工装电路，其对外接口电路包括根据待测板卡类型需求选配的ESD通信电路接口。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的可热插拔测试工装电路，在保证测试信号正常传输的情况下，实现稳定可靠的热插拔功能，简化了热插拔识别电路的设计，使热插拔技术在测试工装上易于推广和应用。

(2)本发明提供的可热插拔测试工装电路，提供了互锁电源切换方案，该互锁电源切换方案解决了热插拔过程中器件易损坏问题和待机损耗问题，降低了测试工装内部的损耗。

(3)本发明提供的可热插拔测试工装电路，对热插拔电路功能进行拓展，整合ESD保护功能通信电路模块，实现了测试工装热插拔通信功能拓展，使测试工装热插拔性能同时适应带通信和电源输出的场合。

附图说明

图1是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的系统框图；

图2是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的输入射随电路示意图；

图3是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的输出射随电路示意图；

图4是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的ESD通信电路示意图；

图5是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的电源切换电路示意图；

图6是本发明提供的可热插拔测试工装电路的一个实施例的接口识别电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例提供的可热插拔测试工装电路，其系统如图1所示，包括MCU单元、输入射随电路、输出射随电路、ESD通信电路、电源切换电路、接口识别电路和对外接口电路；

输入射随电路、输出射随电路、ESD通信电路、电源切换电路、接口识别电路的一端与MCU单元相连，另一端与对外接口电路相连；

其中，MCU单元采用单片机或数字处理器等微控制器实现，具备GPIO接口和通信模块，并可实现AD转换，DA转换；

输入射随电路如图2所示，包括：

由电阻R13和电容C11串联接地构成的高频吸收电路；

由电阻R14和R15构成的分压电路，具体阻值及分压比例根据输入的信号电压等级以及信号采集电压范围共同确定，譬如：输入信号为20V，采样电压范围为5V，则选R14采用100k电阻，R15采用30k的电阻；

由运算放大器OP1、滤波电容C12、C13以及限流电阻R16构成的射随电路，其中，R16不在运算放大器反馈回路中，对输入信号限流作用；

从AI1端子输入的外部信号经过高频吸收电路、分压电路以及射随处理，从AI2端子输出。

输出射随电路如图3所示，包括：

由运算放大器OP11、滤波电容C7、C8以及限流电阻R11构成的射随电路；其中，R11接在运算放大器输出侧且在反馈内部，对运算放大器起到限流保护，且不影响射随电路的输出阻抗，保证后级的测试精度；

和由模拟开关芯片MAX333、下拉电阻R12、滤波电容C9和C10构成的选通电路；

选通电路中，模拟开关芯片MAX333的4脚经下拉电阻R12到模拟电源地AGND，滤波电容C9和C10对电源进行滤波处理，输出模拟量AO2与测试工装模拟地AGND共地；模拟开关芯片MAX333的1脚接MCU单元的数字量DIO4，其作用是当测试工装拔出时将模拟量输出拉低，避免再次插入时单板插错或未准备就绪；模拟开关芯片MAX333的6脚接测试工装的数字地。

ESD通信电路为具备ESD保护功能的通信电路模块，支持热插拔通信；

包含RS232通信电路、CAN通信电路，根据实际测试的单板接口情况而定；其中，RS232通信典型的为ADM3251E芯片及其外围电路，具体如图4所示；芯片的SCI_R、SCI_T管脚分别接MCU单元的串口通信收、发端；RS232_T、RS232_R、RS232_GND管脚分别接输出232串口通信的发送端、接受端及通信地。

电源切换电路如图5所示，包括：

由驱动电阻R17和R18、控制三极管Q1、防反接二极管D1、用于控制模拟电源输入的导通和管断的双刀单掷继电器K1构成的继电器控制电路；MCU单元控制脚DIO5通过驱动电阻R17和R18控制三极管Q1；

由电感L1、并联的电容C14和C15、电感L2构成的输入滤波电路；24V电源正极经过电感L1接到并联的电容C14和C15一端，接到电感L2到24V电源负极，并联电容C14和C15两端与后级电源转换模块连接；

由电源转换模块GS1、滤波电容C16/C17、电阻R19、发光二极管D2构成的数字电源转换电路；

和由电源转换模块GS2、滤波电容C18/C19/C20/C21、电阻R20、发光二极管D3构成的模拟电源转换电路；

数字电源持续供电，模拟电源根据测试情况自动导通或管断，插电时根据识别电路结果判定是否符合模拟电源开通条件；若符合，DIO5输出高电平，否则输出低电平；测试完毕拔出单板时，识别电路直接判定关闭模拟电源，DIO5输出低电平。

接口识别电路如图6所示，包括1位识别电路、2位识别电路、3位识别电路，可根据实际待测板卡接口电路情况拓展至N位识别电路；

其中，1位识别电路由三个电阻构成，分别为R1、R2、R3，阻值均为1k，三个电阻的一端接到一起，另一端分别接数字开关量DIO1、数字电源正极VCC、数字电源地GND；

2位识别电路由三个电阻构成，分别为R4、R5、R6，阻值均为1k，三个电阻的一端接到一起，另一端分别接数字开关量DIO2、数字电源正极VCC、数字电源地GND；N位识别电路的连接以此类推。

对外接口电路包括输入射随电路接口、输出射随电路接口、电源切换电路接口、接口识别电路接口，ESD通信电路接口则根据待测板卡类型需求选配；或者还包括根据待测板卡的接口类型选配的接口。

其中，对于接口识别电路接口而言，若同类待测板卡数量较多，可设置多位识别电路，对应增加对外接口触点数即可。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可热插拔测试工装电路，其特征在于，包括微控制单元、输入射随电路、输出射随电路、静电防护通信电路、电源切换电路、接口识别电路和对外接口电路；

所述输入射随电路、输出射随电路、静电防护通信电路、电源切换电路、接口识别电路的一端与微控制单元相连，另一端与对外接口电路相连；

所述微控制单元用于提供GPIO接口、实现AD转换和DA转换；

所述输入射随电路用于吸收输入模拟量信号中的高频干扰信号，增加信号的输入阻抗，防止热插拔或外部干扰引入的尖峰电压信号损坏微控制单元；

所述输出射随电路用于阻抗匹配，提高微控制单元的带负载能力，并通过模拟开关芯片实时监控输出模拟量状态；

所述静电防护通信电路用于提供隔离通信功能，并在热插拔过程对器件进行静电防护；

所述电源切换电路用于对输入电源进行滤波及电压变换，并用于对电源的投切进行控制；

所述接口识别电路用于对配置不同的连接对象进行识别，以便在热插拔过程中快速识别出连接对象并判断是否投切电源。

2.如权利要求1所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述输入射随电路包括依次相连的高频吸收电路、分压电路和射随电路；

所述高频吸收电路用于对输入的信号进行滤波，吸收输入模拟量中的高频干扰信号；

所述分压电路用于对高频吸收电路输出的信号进行分压处理，使输入信号满足微控制单元输入电平范围要求；

所述射随电路用于对分压电路输出的信号进行缓冲。

3.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述输出射随电路包括依次连接的射随电路和选通电路；

所述射随电路用于阻抗匹配，提高微控制单元的带负载能力；

所述选通电路用于实时监控输出模拟量状态，并用于根据输出模拟量状态进行实时选通控制。

4.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述静电防护通信电路包含依次连接的RS232通信电路和CAN通信电路；

所述RS232通信电路用于对待测板卡的RS232串口的通信功能进行测试，模拟待测板卡需要发送或接收的电压、电流、开关机及故障信号；

所述CAN通信电路用于对待测板卡的CAN通信功能进行测试，模拟待测板卡需要发送或接收的电压、电流、开关机及故障信号。

5.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述电源切换电路包括继电器控制电路、输入滤波电路、数字电源转换电路和模拟电源转换电路；

所述滤波电路的输入端用于接入电源信号，滤波电路的输出端分别与继电器控制电路、数字电源转换电路、模拟电源转换电路相连；

所述继电器控制电路用于控制模拟电源的投切；

所述输入滤波电路用于吸收输入的电源信号中的高频干扰信号；

所述数字电源转换电路用于给微控制单元提供电源；

所述模拟电源转换电路用于外围电路提供电源。

6.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述接口识别电路包括并列的1位识别电路、2位识别电路、……、N位识别电路；其中，N为不小于3的自然数。

7.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述对外接口电路包括并列的输入射随电路接口、输出射随电路接口、电源切换电路接口和接口识别电路接口。

8.如权利要求7所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述对外接口电路还包括根据待测板卡类型选配的静电防护通信电路接口。

9.如权利要求1或2所述的可热插拔测试工装电路，其特征在于，所述为控制单元采用单片机或数字处理器实现。