CN107843786A - 一种电压容限自动测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子产品测试方法，其公开了一种电压容限自动测试系统及方法，解决传统技术中电子产品电压容限测试方法存在调节范围窄、调节精度低、测试效率低、受使用环境局限的问题。该系统包括电压容限测试装置、被测设备、控制终端：本发明中，通过控制终端设置预设调节参数并传输给电压容限测试装置；在选择调节模式后，电压容限测试装置对预设调节参数进行初始化处理，生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；根据表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，从而调节被测设备电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，并读取被测设备电源模块的反馈电压上传至控制终端；在达到停止测试触发条件时停止测试。

Description

一种电压容限自动测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电子产品测试方法，具体涉及一种电压容限自动测试系统及方法。

背景技术

随着电子产品应用场景越来越复杂，业务模式越来越多变，随之对它的可靠性要求越来越高，各种容限测试方法应运而生。容限测试的目的是衡量产品在某一方面的裕量，只有裕量充足的情况下才能保证电子产品在极端条件下稳定可靠的工作。

目前行业内测试电子产品电压容限的常见方法有：

1、用各种阻值的电阻直接更换电源模块的匹配电阻进行电压调节，此方法极度繁琐，且受电阻各种阻值局限，可调灵活度较低，并且在实验环境下不具有可操作性；

2、用滑动变阻器替代电源模块的匹配电阻，此方法相对上一种方法而言要灵活一些，效率还是较低。滑动变阻器手动调节时精度不可控会造成电压调节精度也不可控，在精度要求高的地方不实用，并且在实验环境下不具有可操作性；

3、由各种阻值的电阻组合而成的远程可调装置，用它替代电源模块的匹配电阻进行电压调节，此方法中也会面临可调阻值过少的问题，若想扩大可调范围，则成本和装置体积会大大的增加，而且仍需要人工计算与调节，自动化程度不高，导致效率也相对较低，但该方法可应用于实验环境下。

综上，目前行业内测试电子产品电压容限的上述方法主要存在调节范围窄，调节精度低，测试效率低，受使用环境局限的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种电压容限自动测试系统及方法，解决传统技术中电子产品电压容限测试方法存在调节范围窄、调节精度低、测试效率低、受使用环境局限的问题。

一方面，本发明的实施例提出了一种电压容限自动测试系统，其包括电压容限测试装置、被测设备、控制终端：

所述电压容限测试装置，用于接收通过控制终端设置的预设调节参数，根据电压调节模式对预设调节参数进行初始化处理，生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，从而调节被测设备电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，并读取被测设备电源模块的反馈电压上传至控制终端；

还用于在收到控制终端停止测试命令或者被测设备的中断信号或者达到最大允许电压时，停止测试；

所述被测设备，用于在检测到被测试芯片工作异常时，向电压容限测试装置发出中断信号；

所述控制终端，用于设置电压容限测试装置的预设调节参数，以及接收并显示被测设备电源模块的反馈电压，记录调节过程和结果。

作为进一步优化，所述电压容限测试装置包括：MCU、可编程电阻单元和蓝牙收发器；所述可编程电阻单元及蓝牙收发器均连接MCU；所述电压容限测试装置通过蓝牙收发器与控制终端通信。

作为进一步优化，所述电压容限测试装置上设置有三组接口，分别连接到被测设备的电源模块电压输出端口，匹配电阻输入端以及CPU中断信号输出引脚。

作为进一步优化，所述可编程电阻单元包括三个不同精度的数字电位器。

作为进一步优化，所述电压容限测试装置还用于将读取的反馈电压与表单中对应的调节电压值进行比较，当偏差大于阈值时，根据读取的反馈电压计算下一次调节应该输出的匹配电阻值，并更新表单。

此外，基于上述系统，本发明的另一实施例还提出了一种电压容限自动测试方法，其包括以下步骤：

a.通过控制终端设置预设调节参数并传输给电压容限测试装置；

b.在选择调节模式后，电压容限测试装置对预设调节参数进行初始化处理，生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

c.电压容限测试装置根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，从而调节被测设备电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，并读取被测设备电源模块的反馈电压上传至控制终端；

d.电压容限测试装置在收到控制终端的停止测试命令或者被测设备的中断信号或者达到最大允许电压时，停止测试。

作为进一步优化，步骤b中，所述预设调节参数包括：电源模块芯片型号、允许最大调节电压值、上调电压等份、下调电压等份、匹配电阻初始值、下拉参考值。

作为进一步优化，步骤d中，电压容限测试装置在停止测试时，向被测设备电源模块输出匹配电阻初始值。

作为进一步优化，所述电压容限测试装置的可编程电阻单元包括多个不同精度的数字电位器，步骤c中，电压容限测试装置根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，具体包括：

电压容限测试装置根据表单中当前要调节的电压对应的匹配电阻值所属的范围，选择对应精度的数字电位器输出对应的匹配电阻值。

作为进一步优化，所述电压容限测试装置预存了针对不同电源模块芯片的匹配电阻计算方法；步骤b中，在选择调节模式后，所述电压容限测试装置对预设调节参数进行初始化处理，具体包括：

若选择为上调模式，则首先根据上调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,允许最大调节电压值为Vmax，上调电压等份为n，则每次上调的电压步长Vc＝(Vmax-Vnow)/n；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次上调的电压步骤Vc计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

若选择为下调模式，则首先根据下调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,下调电压等份为m，则每次上调的电压步长Vd＝Vnow/m；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次下调的电压步骤Vd计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单。

本发明的有益效果是：

1)测试装置根据用户预设调节参数初始化处理后自动计算生成调节电压值与对应匹配电阻值的调节表单，从而根据表单进行自动调节输出至电源模块的匹配电阻，不需要多次焊接与计算匹配阻值，提高测试效率；

2)采用多个不同精度的数字电位器组成的可编程电阻单元进行匹配电阻自动输出调节，在扩大可调范围的同时也能保证相对调节精度；

3)可采用控制终端对电压容限测试装置进行远程遥控，从而在极端的环境下也可以测试，适用范围广；

4)通过设置反馈机制，若读取的被测设备反馈电压与表单中调试电压偏差超过一定阈值，则根据反馈电压重新计算下一步要输出的匹配电阻值，从而逐渐缩小偏差，提高测试准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中的电压容限自动测试系统结构示意图；

图2为电压容限自动测试装置电压采样原理框图；

图3为可编程电阻单元原理框图；

图4为电源芯片匹配电阻示意图；

图5为匹配电阻调节方法流程图；

图6为测试装置中蓝牙收发器原理框图；

图7为本发明实施例中的电压容限自动测试方法流程图；

图8为初始化参数方法流程图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种电压容限自动测试系统及方法，解决传统技术中电子产品电压容限测试方法存在调节范围窄、调节精度低、测试效率低、受使用环境局限的问题。

实施例：

如图1所示，本实施例中的电压容限自动测试系统，包括电压容限测试装置、被测电子产品、移动终端三个部分：

其中电压容限测试装置包括MCU、可编程电阻单元和蓝牙收发器；所述可编程电阻单元通过控制与数据总线与MCU连接，所述蓝牙收发器通过控制与数据总线与MCU连接；

在具体实施时，电压容限测试装置上预留三组接口，分别连接到被测试电子产品的电源模块电压输出位置，输入配电阻的位置以及CPU中断信号输出引脚，同时，为了方便使用，会在被测试电子产品上预留相应的接口，从而便于将电压容限测试装置与被测试电子产品直接进行接口相连。电压容限测试装置利用可编程电阻单元输出匹配电阻至被测试电子设备的电源模块，从而调节电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，同时，检测电源模块的反馈电压；

在被测试电子产品的CPU检测到被测试电子产品中的芯片工作异常时，向电压容限测试装置的MCU发送中断信号，电压容限测试装置停止测试。

而电压容限测试装置可以通过其蓝牙收发器与移动设备进行交互通信，比如:接收通过移动设备设置的预设调节参数，向移动设备实时上报检测的反馈电压，测试结束后上报测试结果等。

如图2所示，本实施例中MCU采用一个自带电压采样功能的控制器芯片实现，该芯片模数转换有12位，可以高精度的检测到电子产品上相应电源芯片输出的电压值，相较于的行业类相似检测机制精度更高，价格更便宜，便于应用到要求更高的环境中。

如图3所示，本实施例中的可编程电阻单元，是利用三个可调分辨率为256的数字电位器组建而成，它们的最大可输出阻值分别是10KΩ，50KΩ，100KΩ，三种可调步长分别为40Ω，200Ω，400Ω。

如图4所示，在常用电源芯片中，通过匹配电阻R1与下拉参考电R2两者相互调节可以达到调节输出电压的目的，以TPS53318为例，常规设计R2阻值固定为10KΩ，参考公式：

Vout表示输出电压值；经过公式变换，可得：

假设装置输出电阻增加ΔR(单位为KΩ)，R2＝10KΩ，那么电源模块电压增加为ΔV，代入公式(2)中可得

进一步推导出：

结合(2)(4)可得：

ΔV＝0.06×ΔR (5)

当以一个步长作为调节时，若采用调节步长为40Ω的电位器，即每次调节的电阻ΔR＝0.04KΩ，则每次可调最小电压ΔV＝0.0024V，同理，如果选择另外两个数字电位器时ΔV分别是0.012V和0.024V，从上述结果可以看出本实施例中的电位器可调精度均很高。

针对本实施例中采用的三种精度的数字电位器构成的可编程电阻单元，其在输出匹配电阻(即设置R1的值)时，为了进一步提高电阻的输出精度，可以根据表单中的下一步要调节的电压读取对应的调节电阻值，然后根据电阻值的所属范围确定开启哪个数字电位器输出通道：若调节电阻值小于或等于10KΩ，则开启最大输出阻值为10KΩ的电位器输出通道即可，关闭另外两个电位器输出通道；若调节电阻值在10KΩ与50KΩ之间，则开启最大输出阻值为50KΩ的电位器输出通道，关闭另外两个电位器输出通道；若调节电阻值大于50KΩ，而小于或等于100KΩ，则开启最大输出阻值为100KΩ的电位器输出通道，关闭另外两个电位器输出通道。匹配电阻调节方法如图5所示。采用该手段，在保证调节范围的同时，能够提高调节精度。

如图6所示，本实施例中采用移动设备的APP作为交互平台，相较于PC上位机而言可以增加控制终端的移动性和便捷性，为了便于移动设备与电压容限测试装置之间的通信，在电压容限测试装置中设置了蓝牙收发器，该蓝牙收发器可以采用现有技术中的蓝牙模块实现。由此，移动设备具备对电压容限测试装置的远程控制功能，从而适用于复杂的测试环境中。

基于上述系统，本发明实施例中实现的电压容限自动测试方法如图7所示，其包括以下步骤：

1、测试前的装置连接工作：

首先通过连接线把测试装置与被测电子产品的相应端口连接，在电子产品的主控芯片(CPU)上还应该预留一组低速总线接口，用于反馈被测试芯片状态信号到测试装置，若该主控芯片能扫描到测试芯片电压，且用户对测试要求不高的情况下，可以不用连接装置的电压检测接口，直接从电子产品的主控芯片中获取测试芯片的电压数据作为反馈电压。

此外，为了实现移动设备与测试装置之间的交互，还需要建立测试装置与移动设备的APP之间的连接；

2、设置参数：

用户在APP上设置预设调节参数，本发明为了保护电子产品以及更灵活的测试，需要设置的参数分别是电源模块芯片型号、允许最大电压值、上调电压等份、下调电压等份、匹配电阻初始值、下拉参考值。

其中，设置电源模块芯片型号是为了调用对应的匹配电阻计算方法，由于不同电子产品的电源芯片的电压调节原理可能不同，本实施例中会在测试装置中预存常用的各种电源芯片的匹配电阻计算方法，用户在选择某个型号的芯片后，即可调用对应的匹配电阻计算方法，从而达到更精确调节的目的。

设置最大允许电压是防止过压损坏电子产品；

设置上调电压等份是表示从初始电压调节到最大允许电压的调节次数，这种设计方法是采用的电压均分方式而未采用其他方式，其原因是不同芯片的调节原理不一样，如果设计成电阻调节等份，调节结果对用户而言结果是未知的，而如果直接设置每次调节的电压步长也会出现无法调节到最大值的情况，因此，采用设置上调电压等份的方法进行电压上调测试是最优的；

设置下调电压等份是表示从初始电压调节到0V电压的调节次数，用于电压下调测试，其也是一种电压均分的调节方式。

设置匹配电阻初始值与下拉参考值是为了保持设备最初的输出电压，这两个值均是电子产品原始设计方案中的值。

3、电压上下调选择：

本步骤中是根据调试需求选择调试模式，若需要进行上调测试，则选择上调模式，若需要进行下调测试，则选择下调模式；

本实施例中的上调模式的触发测试停止的条件为收到移动终端的停止测试命令或者达到设置上限电压或者收到被测电子产品的中断信号；而下调模式的触发测试停止的条件只有收到移动终端的停止测试命令或者收到被测电子产品的中断信号。

4、进行初始化参数：

本步骤中是测试装置根据用户设置的预设调试参数进行初始化设置，其流程如图8所示，若选择为上调模式，则首先根据上调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,允许最大调节电压值为Vmax，上调电压等份为n，则每次上调的电压步长Vc＝(Vmax-Vnow)/n；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次上调的电压步骤Vc计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

若选择为下调模式，则首先根据下调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,下调电压等份为m，则每次上调的电压步长Vd＝Vnow/m；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次下调的电压步骤Vd计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单。

5、进行匹配电阻调节：

在生成表单后，测试装置就根据表单及用户选择的调试模式进行逐次的匹配电阻调节，可以根据表单中的下一步要调节的电压读取对应的调节电阻值，然后根据电阻值的所属范围确定开启哪个数字电位器输出通道，然后由开启通道的数字电位器输出对应的调节电阻值作为被测电子产品电源模块的匹配电阻，从而调节被测电子产品电源模块的输出，对被测电子产品电源模块的下级芯片进行测试；

测试装置从被测电子产品获取(从电源模块的输出接口读取或者从被测电子产品的主控芯片读取)的反馈电压被上传至移动设备，供用户知晓当前测试状态；

此外，为了进一步提高测试准确性，若读取的被测设备反馈电压与表单中调试电压偏差超过一定阈值，则根据反馈电压重新计算下一步要输出的匹配电阻值，从而逐渐缩小偏差。

6、达到触发停止测试的条件，停止测试：

本步骤中，对于上调测试来说，若收到移动终端的停止测试命令或者达到设置上限电压或者收到被测电子产品的中断信号，测试装置立即停止测试；

对于下调测试来说，若收到移动终端的停止测试命令或者收到被测电子产品的中断信号，则测试装置立即停止测试。

为了保护被测电子产品，在测试装置停止测试的同时，向被测设备电源模块输出匹配电阻初始值，从而在第一时间恢复被测电子设备的初始电压。

Claims (10)

1.一种电压容限自动测试系统，其特征在于，包括电压容限测试装置、被测设备、控制终端：

所述电压容限测试装置，用于接收通过控制终端设置的预设调节参数，根据电压调节模式对预设调节参数进行初始化处理，生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，从而调节被测设备电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，并读取被测设备电源模块的反馈电压上传至控制终端；在收到控制终端的停止测试命令或者被测设备的中断信号或者达到最大允许电压时，停止测试；

所述被测设备，用于在检测到被测试芯片工作异常时，向电压容限测试装置发出中断信号；

所述控制终端，用于设置电压容限测试装置的预设调节参数，以及接收并显示被测设备电源模块的反馈电压，记录调节过程和结果。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压容限测试装置包括：MCU、可编程电阻单元和蓝牙收发器；所述可编程电阻单元及蓝牙收发器均连接MCU；所述电压容限测试装置通过蓝牙收发器与控制终端通信。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压容限测试装置上设置有三组接口，分别连接到被测设备的电源模块电压输出端口，匹配电阻输入端以及CPU中断信号输出引脚。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可编程电阻单元包括三个不同精度的数字电位器。

5.如权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述电压容限测试装置还用于将读取的反馈电压与表单中对应的调节电压值进行比较，当偏差大于阈值时，根据读取的反馈电压计算下一次调节应该输出的匹配电阻值，并更新表单。

6.一种电压容限自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.通过控制终端设置预设调节参数并传输给电压容限测试装置；

b.在选择调节模式后，电压容限测试装置对预设调节参数进行初始化处理，生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

c.电压容限测试装置根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，从而调节被测设备电源模块输出电压，对后级芯片进行电压容限测试，并读取被测设备电源模块的反馈电压上传至控制终端；

d.电压容限测试装置在收到控制终端的停止测试命令或者被测设备的中断信号或者达到最大允许电压时，停止测试。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述预设调节参数包括：电源模块芯片型号、允许最大调节电压值、上调电压等份、下调电压等份、匹配电阻初始值、下拉参考值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电压容限测试装置预存了针对不同电源模块芯片的匹配电阻计算方法；步骤b中，在选择调节模式后，所述电压容限测试装置对预设调节参数进行初始化处理，具体包括：

若选择为上调模式，则首先根据上调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,允许最大调节电压值为Vmax，上调电压等份为n，则每次上调的电压步长Vc＝(Vmax-Vnow)/n；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次上调的电压步骤Vc计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单；

若选择为下调模式，则首先根据下调电压等份计算每次上调的电压步长：假设被测设备电源模块初始输出电压为Vnow,下调电压等份为m，则每次上调的电压步长Vd＝Vnow/m；

然后根据预设调节参数中的电源模块芯片型号，调用对应匹配电阻计算方法结合每次下调的电压步骤Vd计算每次对应调节的匹配电阻值，从而生成每次调节电压值与对应匹配电阻值的表单。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤d中，电压容限测试装置在停止测试时，向被测设备电源模块输出匹配电阻初始值。

10.如权利要求6-9任意一项所述的方法，其特征在于，所述电压容限测试装置的可编程电阻单元包括多个不同精度的数字电位器，步骤c中，电压容限测试装置根据所述表单自动调节输出至被测设备电源模块的匹配电阻值阻值大小，具体包括：

电压容限测试装置根据表单中当前要调节的电压对应的匹配电阻值所属的范围，选择对应精度的数字电位器输出对应的匹配电阻值。