CN112968428A - 一种测试转接保护板及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及USB接口技术的领域，尤其是涉及一种测试转接保护板，包括保护板本体，所述保护板本体上设置有一上行端口，所述上行端口通过拓展电路连接有若干下行端口，每个所述下行端口上设置有防护模块。本申请具有的效果：本申请保护板本体通过一上行端口转成若干下行端口，在不影响信号传输的前提下增加接口数量，适应于产品测试需求，一方面是能够在测试产品时能够提高测试效率，另一方面是减少了直接在计算机上进行插拔，减缓计算机接口的磨损；在每个下行端口上增加了防护模块，用于对每个下行端口的每一信号引脚做防护，减小在测试时产生浪涌而损坏计算机的可能，提高对计算机的保护。
Description
技术领域
本申请涉及USB接口技术的领域，尤其是涉及一种测试转接保护板及测试方法。
背景技术
目前与电脑主机相连接的周边设备越来越多，但是电脑主机的USB接口相对较少，尤其是MacBook的USB接口数量更少。尤其是在做产品测试的情况下，需要同时连接多个待测产品以提高测试效率，为了解决能够得到更多数量的接口，一转多的转接板随之产生，使得接口较少的笔记本上也能够接通较多的外接设备。
相关技术中，一转多的转接板通常是在一个公接口上通过拓展电路连接多个母接口，在母接口上插接更多待测产品，在接通多个待测产品的情况下，若待测产品上附带静电或待测产品质量不合格，都会导致转接板中电压或电流过高而产生浪涌，浪涌的产生可能烧坏转接板甚至烧坏测试计算机。
发明内容
为了提高转接板的防护效果，本申请提供一种测试转接保护板及测试方法。
一方面，本申请提供的一种测试转接保护板采用如下的技术方案：
一种测试转接保护板，包括保护板本体，所述保护板本体上设置有一上行端口，所述上行端口通过拓展电路连接有若干下行端口，每个所述下行端口上设置有防护模块。
通过采用上述技术方案，本申请保护板本体通过一上行端口转成若干下行端口，在不影响信号传输的前提下增加接口数量，适应于产品测试需求，一方面是能够在测试产品时能够提高测试效率，另一方面是减少了直接在计算机上进行插拔，减缓计算机接口的磨损；在每个下行端口上增加了防护模块，用于对每个下行端口的每一信号引脚做防护，减小在测试时产生浪涌而损坏计算机的可能，提高对计算机的保护。
可选的，所述防护模块包括静电防护模块、过流防护模块和过压防护模块。
通过采用上述技术方案，在每个下行端口中增设了静电防护模块、过流防护模块和过压防护模块；由于静电而在引脚连接线上产生浪涌，静电防护模块用于对浪涌进行削弱，提高对计算机的保护；待测产品为不异常良品时，在连接到计算机上时可能产生瞬间较大电压或瞬间较大电流也形成浪涌，通过在下行端口上增设过流防护模块，过流防护模块对瞬间产生的较大电流进行削弱，减小较大电流对测试计算机造成损伤，相同的，通过在下行端口上增设过压防护模块，过流防护模块对瞬间产生的较大电压进行削弱，减小较大电压对测试计算机造成损伤。
可选的，所述过压防护模块包括VBUS检测端、切换开关端、处理端和警示端；
所述VBUS检测端用于采集VBUS引脚的电压值；
所述处理端用于设定预设电压值，并获取所述VBUS检测端采集才的电压值，所述处理端根据所述预设电压值与采集到的电压值判定所述下行端口当前是否过压，在过压的情况下控制所述切换开关断开下行端口并控制所述警示端做出警示；
所述切换开关受控于所述处理端，用于所述下行端口断开或闭合；
所述警示端受控于所述处理器，用于在所述下行端口过压的情况下作出警示。
通过采用上述技术方案，VBUS为下行端口的电源总线，VBUS检测端实时检测VBUS引脚上的电压值，处理端作为数据分析器件，在获取到VBUS引脚的电压值之后与预设电压值进行对比，并判断当前下行端口是否为过压，在过压的情况下处理端控制切换开关将下行端口及时切断，通过保护板及时阻拦，减小由于瞬间增大的电压对计算机的损害。
可选的，所述过流防护模块包括设置于每个下行端口的VBUS引脚上的自恢复保险丝。
通过采用上述技术方案，在正常操作下，自恢复保险丝中存在有一定排列机构的导电粒子，使得自恢复保险丝为导通状态，正常线路线路中产生的热能不会改变粒子结构；当线路发生过载时，流经自恢复保险丝的大电流，产生的热量打乱导电粒子排列，增大了自恢复保险丝的阻值，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝中的导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为小电阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。
可选的，所述静电防护模块包括设置于每个下行端口的每个引脚上的TVS管组。
通过采用上述技术方案，TVS管是瞬态抑制二极管，具有很快的响应能力和强大的浪涌吸收能力，在由于静电而产生浪涌的情况下，通过将TVS管接地，能够有效地消除静电，在下行端口的每个引脚上设置有TVS管，提高对下行端口的每一路信号线进行保护，提高信号传输的稳定性。
可选的，所述TVS管组包括设置于所述切换开关两侧的每个引脚接线上的第一TVS管和第二TVS管。
通过采用上述技术方案，第一TVS管设置于切换开关与下端引脚的连接线上，第二TVS管设置于切换开关另一侧的连接线上，静电来源一方面来自计算机接口或拓展电路，从计算机到待测产品的方向进行扩散，另一方面来自待测产品，从待测产品到计算机的方向进行扩散，在产生静电浪涌时，即便切换开关将下行端口切断，第一TVS管也能够用于吸收来自待测产品到计算机端口扩散的静电，第二TVS管能够吸收来自计算机端口向待测产品扩散的静电，能够及时消除静电，有效地将静电阻隔在保护板内，减小对计算机或待测产品的损害。
另一方面，本申请提供的一种测试转接保护板的测试方法采用如下的技术方案：
一种测试转接保护板的测试方法，包括以下步骤：
处理端设定预设电压值V0；
上行端口接计算机、下行端口接待测产品；
VBUS检测端检测VBUS引脚上的电压值V1，处理端获取VBUS检测端检测到的电压值V1，并根据所述预设电压值V0和电压值V1判定当前下行端口是否过压；
在当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关将当前下行端口断开。
通过采用上述技术方案，首先设定预设电压值值V0，转接保护板的上行端口接到计算机上，下行端口上接待测产品，VBUS检测端实时检测VBUS引脚与GND之间的电压值V1，经过处理端根据V0与V1判断当前下行端上的电压是否过压，在过压的情况下及时控制切换开关将当前下行端口切断，减小了由于电压过大而对计算机造成损坏。
可选的，还包括：
处理端设定静电消除时间T0；
在处理端判定当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关将当前下行端口断开的同时，在经过静电消除时间T0之后，处理端控制切换开关当前下行端口闭合，VBUS检测端检测VBUS引脚上的电压值V2，处理端获取VBUS检测端检测到的电压值V2，并根据所述预设电压值V0和电压值V2判定当前下行端口是否过压；
在当前下行端口未过压的情况下，待测产品继续测试；
在当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关切换下行端口，处理端判断当前下行端口上接的待测产品不合格；并控制警示端作出警示。
通过采用上述技术方案，VBUS引脚上发生过压的可能有：一方面来自于计算机接口或来自于待测产品的静电产生的浪涌；另一方面是由于待测产品为不良品而导致电压异常；
在第一次检测VBUS检测端电压并判断为当前下行端口过压的情况下，经过预设静电消除时间T0之后，处理端再次将切换开关闭合，进行第二次检测VBUS检测端电压并判断当前下行端口是否过压，若第二次判定当前下行端口过压，则判定当前下行端口上连接的待测产品为不良品，及时作出警示；若第二次判定当前下行端口并未过压，则判定第一次的过压原因为静电，且当前下行端口上连接的待测产品为合格品并继续测试。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本申请保护板本体通过一上行端口转成若干下行端口，在不影响信号传输的前提下增加接口数量，适应于产品测试需求，一方面是能够在测试产品时能够提高测试效率，另一方面是减少了直接在计算机上进行插拔，减缓计算机接口的磨损；在每个下行端口上增加了防护模块，用于对每个下行端口的每一信号引脚做防护，减小在测试时产生浪涌而损坏计算机的可能，提高对计算机的保护。
2、VBUS检测端实时检测VBUS引脚上的电压值，处理端作为数据分析器件，在获取到VBUS引脚的电压值之后与预设电压值进行对比，并判断当前下行端口是否为过压，在过压的情况下处理端控制切换开关将下行端口及时切断，通过保护板及时阻拦，减小由于瞬间增大的电压对计算机的损害。
3、第一TVS管设置于切换开关与下端引脚的连接线上，第二TVS管设置于切换开关另一侧的连接线上，静电来源一方面来自计算机接口或拓展电路，从计算机到待测产品的方向进行扩散，另一方面来自待测产品，从待测产品到计算机的方向进行扩散，在产生静电浪涌时，即便切换开关将下行端口切断，第一TVS管也能够用于吸收来自待测产品到计算机端口扩散的静电，第二TVS管能够吸收来自计算机端口向待测产品扩散的静电，能够及时消除静电，有效地将静电阻隔在保护板内，减小对计算机或待测产品的损害。
4、VBUS引脚上发生过压的可能有：一方面来自于计算机接口或来自于待测产品的静电产生的浪涌；另一方面是由于待测产品为不良品而导致电压异常；
在第一次检测VBUS检测端电压并判断为当前下行端口过压的情况下，经过预设静电消除时间T0之后，处理端再次将切换开关闭合，进行第二次检测VBUS检测端电压并判断当前下行端口是否过压，若第二次判定当前下行端口过压，则判定当前下行端口上连接的待测产品为不良品，及时作出警示；若第二次判定当前下行端口并未过压，则判定第一次的过压原因为静电，且当前下行端口上连接的待测产品为合格品并继续测试。
附图说明
图1是本申请所述保护板本体示意图。
图2是本申请所述保护板模块示意图。
图3是本申请所述保护板过压防护模块示意图。
图4是本申请所述保护板静电防护模块示意图。
图5是本申请所述保护板测试方法第一流程图。
图6是本申请所述保护板测试方法第二流程图。
图7是本申请实施例3中的保护板示意图。
图8是本申请实施例3中的保护板防护模块示意图。
附图标记说明：100、保护板本体；200、拓展电路；301、上行端口；302、第一下行端口；303、第二下行端口；304、第三下行端口；305、第四下行端口；401、第一TVS管；402、第二TVS管；501、继电器。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种测试转接保护板。
如图1所示，一种测试转接保护板，包括保护板本体100，保护板本体100包括一上行端口301，上行端口301通过拓展电路200连接有若干个下行端口，本实施例中，下行端口包括并行的第一下行端口302、第二下行端口303、第三下行端口304和第四下行端口305；在每个下行端口上都设置有防护模块。
拓展电路200可以为集线器，本实施例中上行端口301为公端口，下行端口均为母端口。
如图2所示，防护模块设置于每个下行端口上，每个防护模块都包括静电防护模块、过流防护模块和过压防护模块。
本实施例以USB2.0为例，USB2.0引脚包括VBUS引脚、D+、D-和GND，VBUS引脚为为接电引脚，一般为5V电压，D+、D-分别为数据线正引脚和数据线负引脚，GND为接地。
过流防护模块是指串联在每个下行端口的VBUS引脚连接线上的自恢复保险丝，具体地，自恢复保险丝串联在VBUS引脚到拓展电路200的连接线上，在VBUS引脚上电流过大的情况下，自恢复保险丝受热呈高阻状态以削弱电流。
如图3所示，过压防护模块包括VBUS检测端、切换开关端、处理端和警示端。
VBUS检测端用于对下行端口的VBUS引脚采集电压，可以为ADC，ADC连接于VBUS引脚上，ADC在上电之后对VBUS引脚上的电压进行采集，得到VBUS的电压值。
如图4所示，切换开关串联于下行端口的每个引脚与拓展电路200之间的连接线上，切换开关可以为四级并联触电开关的继电器501，每个触点开关串联于下游端口上的每个引脚连接线上，继电器501为常闭继电器501，继电器501断开与闭合受控于处理端。
处理端用于设定预设电压值，作为是否过压的对比基准值，处理端连接有ADC，获取ADC对VBUS引脚上采样的电压值，根据预设电压值与采样的电压值判断当前下行端口是否过压，在采样的电压值大于预设电压值的情况下判定当前下行端口处于过压状态，在过压状态的情况下控制继电器501的每个触电开关断开，使得下行端口与测试计算机断开连接。处理端通过逻辑执行单元实现上述控制，可采用CPU、MCU或FPGA等具有数据处理、控制能力的处理芯片。
警示端连接并受控于处理端，警示端可以为外置的LED，在过压的情况下，处理端向LED发出指令，LED作出响应以警示。
如图4所示，静电防护模块包括连接在下游端口的每个引脚上的TVS管组，TVS管组包括第一TVS管401和第二TVS管402，第一TVS管401和第二TVS管402分别在切换开关位置的两侧的引脚连接线上，在位于切换开关右侧的每个引脚连接线上均连接有第一TVS管401，每个第一TVS管401均接地；在位于切换开关左侧的引脚连接线上均连接有第二TVS管402，每个第二TVS管402均接地。
相同的，本实施例中的防护模块不局限于USB2.0，还可以应用于其他类型的端口上，例如Type-C，USB3.0。
本申请实施例一种测试转接保护板的实施原理为：
静电防护模块为设置于切换开关两侧引脚连接线上的第一TVS管401和第二TVS管402，由于计算机或拓展电路200中由于静电形成浪涌向待测产品方向扩散时候，通过第二TVS管402将每个引脚上的静电浪涌削弱，若是由于待测产品中的静电而形成浪涌，浪涌向计算机方向扩散，即使是在切换开关将下行端口切断的情况下，也能够通过第一TVS管401进行削弱。
过流防护模块通过利用自恢复保险丝的性质，当线路发生过载时，流经自恢复保险丝的大电流，产生的热量打乱导电粒子排列，增大了自恢复保险丝的阻值，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝中的导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为小电阻状态，从而完成对电路的保护。
过压防护模块通过VBUS检测端对下游端口的VBUS引脚采集电压值，处理端根据预设电压值与采集电压值进行对比判断当前下行端口是否过压，在过压的情况下处理端控制警示端作出警示。
实施例2：
本申请实施例公开一种测试转接保护板的测试方法，应用于实施例1中的保护板中。
如图5所示，本实施例以USB2.0为例，处理端设定预设电压值V0和静电消除时间T0；
其中，VBUS引脚电压在5V±5%上下正常波动，因此，将预设电压值V0设定为5.5V；USB中静电消除时间较为短暂，本实施例中，可将静电消除时间T0设置在1-3s之间。
将上行端口301连接于测试计算机上，在每个下行端口上连接待测产品；
VBUS检测端采集下行端口的VBUS引脚的电压，得到检测电压值V1，处理端根据采集到的电压值V1和预设电压值V0判定下行端口是否过压：
若电压值V1＞预设电压值V0，处理端判定当前下行端口处于过压状态，VBUS引脚上的电压高于预设电压值，处理端控制切换开关将当前下行端口切断，处理端控制警示端作出第一警示动作，例如，以实施例1中LED为例，则可以LED闪烁一下作为第一警示动作。
若电压值V1≤预设电压值V0，处理端判定当前下行端口电压正常，待测产品可继续测试。
如图6所示，处理端判定当前下行端口为过压状态的情况下，经过预设的静电消除时间T0之后，即，若存在静电，静电已经通过静电防护模块削弱，处理端控制切换开关闭合，使得当前下行端口再次导通；
VBUS检测端再次检测VBUS引脚上的电压得到电压值V2，处理端根据采集到的电压值V2和预设电压值V0再次判定下行端口是否过压：
若电压值V2＞预设电压值V0，处理端判定当前下行端口处于过压状态，VBUS引脚上的电压高于预设电压值，处理端控制切换开关将当前下行端口切断，处理端控制警示端作出第二警示动作，例如，以实施例1中LED为例，则可以LED闪烁两下作为第二警示动作。
在作出第二警示动作的情况下，排除了静电而引起浪涌过压的干扰，可以判断过压是因为待测产品质量问题引起的，即当前线下行端口上连接的待测产品为不良品。
若电压值V1≤预设电压值V0，处理端判定当前下行端口电压正常，待测产品可继续测试。在未作出第二警示动作的情况下，则可以判断前一次过压是由于静电引起浪涌过压的干扰，而不是因为待测产品为不良品引起的，即当前线下行端口上连接的待测产品可以继续测试。
本申请实施例一种测试转接保护板的测试方法的实施原理为：
通过与预设电压值与采集电压值进行对比，判断当前的下行端口上连接的待测产品是否处于过压状态，处理端控制切换开关切断处于过压状态的下行端口，在经过静电消除时间T0之后再次采集VBUS引脚电压，再次判断当前下行端口是否处于过压状态，若仍然处于过压状态则可以判定为当前下行端口上连接的待测产品为能够造成浪涌的不良品；若下行端口并未过压，则第一次浪涌为静电引起，在静电削弱之后，可继续对待测产品进行测试。
实施例3：
如图7、8所示，一种测试转接保护板，包括保护板本体100，保护板本体100包括两个上行端口301，包括第一上行端口和第二上行端口，上行端口301通过拓展电路200连接有若干个下行端口，本实施例中，下行端口包括并行的第一下行端口302、第二下行端口303；在每个下行端口上都设置有防护模块。
防护模块与实施例1中相同，测试方法与实施例2中相同，本实施例中不再累述。
本实施例中，两个上行端口为Type-C的公插口，两个下行端口为Type-C的母插口，公差口可直接插接在MacBook的两个Type-C的接口中，在保护板接在MacBook上之后，将测试产品接在保护板的两个下行端口上的即可进行测试。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种测试转接保护板，其特征在于：包括保护板本体（100），所述保护板本体（100）上设置有一上行端口（301），所述上行端口（301）通过拓展电路（200）连接有若干下行端口，每个所述下行端口上设置有防护模块。
2.根据权利要求1所述的一种测试转接保护板，其特征在于：所述防护模块包括静电防护模块、过流防护模块和过压防护模块。
3.根据权利要求1所述的一种测试转接保护板，其特征在于：所述过压防护模块包括VBUS检测端、切换开关端、处理端和警示端；
所述VBUS检测端用于采集VBUS引脚的电压值；
所述处理端用于设定预设电压值，并获取所述VBUS检测端采集才的电压值，所述处理端根据所述预设电压值与采集到的电压值判定所述下行端口当前是否过压，在过压的情况下控制所述切换开关断开下行端口并控制所述警示端做出警示；
所述切换开关受控于所述处理端，用于所述下行端口断开或闭合；
所述警示端受控于所述处理器，用于在所述下行端口过压的情况下作出警示。
4.根据权利要求3所述的一种测试转接保护板，其特征在于：所述过流防护模块包括设置于每个下行端口的VBUS引脚上的自恢复保险丝。
5.根据权利要求3所述的一种测试转接保护板，其特征在于：所述静电防护模块包括设置于每个下行端口的每个引脚上的TVS管组。
6.根据权利要求5所述的一种测试转接保护板，其特征在于：所述TVS管组包括设置于所述切换开关两侧的每个引脚接线上的第一TVS管（401）和第二TVS管（402）。
7.一种利用权利要求1-6中任意一项所述测试转接保护板的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
处理端设定预设电压值V0；
上行端口（301）接计算机、下行端口接待测产品；
VBUS检测端检测VBUS引脚上的电压值V1，处理端获取VBUS检测端检测到的电压值V1，并根据所述预设电压值V0和电压值V1判定当前下行端口是否过压；
在当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关将当前下行端口断开。
8.根据权利要求7所述的一种测试转接保护板的测试方法，其特征在于：还包括：
处理端设定静电消除时间T0；
在处理端判定当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关将当前下行端口断开的同时，在经过静电消除时间T0之后，处理端控制切换开关当前下行端口闭合，VBUS检测端检测VBUS引脚上的电压值V2，处理端获取VBUS检测端检测到的电压值V2，并根据所述预设电压值V0和电压值V2判定当前下行端口是否过压；
在当前下行端口未过压的情况下，待测产品继续测试；
在当前下行端口过压的情况下，处理端控制切换开关切换下行端口，处理端判断当前下行端口上接的待测产品不合格；并控制警示端作出警示。
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