CN213337968U - 一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于USB Type‑C接口的全功能自动检测设备,包括：Type‑C连接器、过压保护模块、VBUS开关模块、PD电源模块、CC控制模块、PD协议控制器、电流负载、电压采集模块、电流负载控制模块、通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0 HUB、电源输入接口、高速差分线短路测试模块、Type‑C高速信号切换模块、USB3.0功能测试模块、DP输出接口，完成高速差分线短路、VBUS电压规范、电流负载的测试及测试时自动翻面功能，结合翻面功能一次性完成USB Type‑C口的PD、DP、信号线开短路、VBUS电压、带载能力、USB2.0、USB3.0测试，无需更换或重新插拔测试设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化产测技术领域，具体为一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备。
背景技术
具有USB Type-C接口的电子产品，生产出来的主板或整机，出货前必须对其USBType-C接口进行测试，确保其功能及性能符合规范才能保证产品质量；工厂传统的USBType-C接口的测试方法，一般是都是使用USB Type-C接口U 盘，USB Type-C接口的显示器，USB Type-C接口的电源适配器几种设备一起对被测设备进行测试，这种方法存在有如下问题：
1、对于一组高速差分线中仅一根与GND或电源短路的问题，测试不出来；
2、无法测试VBUS电压是否符合协议规范；
3、无法做符合协议规范的电流负载测试；
4、当VBUS供电过压时，测试设备由于不带有保护功能，其USB Type-C口会被烧坏；
5、需要手动插拔测试设备完成翻面动作才能对USB Type-C口进行全面测试；
6、测试USB2.0与3.1功能时需要更换测试设备为U盘，测试PD(Power Delivery/供电)时需要更换测试设备到电源适配器，测试DP(Display Port/ 视频接口)时需要更换测试设备到显示器，再加上手动翻面动作，做一次完整的测试需要插拔6次设备。
本实用新型提出一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备，解决上述一个或多个问题。
实用新型内容
一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备，包括：Type-C连接器、过压保护模块、VBUS开关模块、PD(Power Delivery，USB供电)电源模块、 CC(ConfigurationChannel，配置通道)控制模块、PD协议控制器、电流负载、电压采集模块、电流负载控制模块、通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0 HUB、电源输入接口，所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、电压采集模块、电流负载控制模块全部由MCU控制器实现；
所述Type-C连接器通过Type-C数据线与被测设备的Type-C接口连接，所述过压保护模块通过VBUS与所述Type-C连接器连接，所述PD电源模块通过 DC通道与所述电源输入接口连接，所述PD电源模块、过压保护模块均与VBUS 开关模块连接，所述VBUS开关模块与电流负载连接，所述电流负载模块与所述电流负载控制模块连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述Type-C连接器连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述PD协议控制器连接，所述PD协议控制器与所述VBUS开关模块连接，所述Type-C连接器通过USB2.0与所述USB2.0HUB连接，所述USB2.0 HUB通过USB2.0与所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块连接，所述电压采集模块、电流负载控制模块、USB2.0功能测试模块均与所述通信与管理模块连接；
所述过压保护模块用于测试VBUS电压是否符合协议规范，当VBUS电压正常时允许电压模块对测试系统设备供电，反之则不供电(在被测设备提供的VBUS 电压异常时，模块会截断VBUS输入与测试设备之间的通道)，保护测试设备免受损坏；
所述VBUS开关模块：对供电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS 供电切换至电流负载；对用电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS供电切换至PD电源模块；
所述电流负载控制模块根据设定程序有选择性的接通电流负载中的负载以改变负载值，进而进行不同电流负载时VBUS电压值的测试，此种应用适合被测设备作为供电设备时使用；
所述PD电源模块用于为提供电源；
所述CC控制模块用于切换连接在所述Type-C连接器的CC总线，实现CC 总线部分自动信号翻面功能；
所述PD协议控制器用于模拟被供电设备，使模拟被供电设备与被测设备协商,配合电流负载检测被测设备是否符合PD规范；
所述USB2.0功能测试模块用于测试USB2.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备将数据通道切换至USB2.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果；
所述通信与管理模块通过USB2.0与上位机通信，获得测试项目的配置参数，返回测试项目的测试结果，便于操作员或自动化测试系统配置测试项目和查看测试结果。
优选的，所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,还包括高速差分线短路测试模块、Type-C高速信号切换模块、USB3.0功能测试模块、DP (DisplayPort，显示接口)输出接口，所述高速差分线短路测试模块通过 TX/RX/SBU连接到所述Type-C连接器，所述高速差分线短路测试模块通过 TX/RX/SBU与所述Type-C高速信号切换模块连接，所述Type-C高速信号切换模块通过TX/RX/SBU与所述USB3.0功能测试模块连接，所述Type-C高速信号切换模块与所述DP输出接口连接，所述USB3.0功能测试模块与所述通信与管理模块连接；
所述高速差分线短路测试模块用于测试是否存在高速差分数据线与GND(相对零线)或者与VBUS短路的问题；
所述Type-C高速信号切换模块用于控制被测端口的高速信号部分进行USB3.0测试或进行DP(Display Port/视频接口)测试，并实现这两种测试的 Type-C自动翻面功能；通过Type-C高速信号切换模块切换至DP(Display Port/ 视频接口，Type-C接口的一部分)，可以将视频信号送到DP输出接口，验证DP 验证；
所述USB3.0功能测试模块用于测试USB3.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备通过Type-C高速信号切换模块将数据通道切换至USB3.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信、收发文件，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果；
所述DP输出接口用于接收视频信号并将其用于后续的DP性能测试。
优选的，所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,所述高速差分线短路测试模块包括退耦单元、测试功能选通单元、钳位分压测试单元；所述测试功能选通单元、钳位分压测试单元、退耦单元依次连接，所述退耦单元与所述电压采集模块连接，所述测试功能选通单元分别与Type-C中的高速差分线、Type-C高速信号切换模块连接；
所述退耦单元用于在所有高速差分线进芯片之前，增加交流耦合电容，防止VBUS与差分线短路时击穿芯片，只保留交流数据信号；
所述测试功能选通单元用于保证：通过继电器连通位置的选择，保证设备需进行其他测试时不接通差分线到短路测试模块，不影响高速信号的完整性，当要进行高速差分线开短路测试时，接通差分线到短路测试模块并进行短路测试；
所述钳位分压测试单元的钳位功能用于通过给与偏置电压值区分浮空状态(开路状态)、短路状态(包含短路到GND和短路到VBUS)、正常状态，其中不同的状态对应的电压值不同，分压功能用于将被测电压等比匹配至模数转换接口适合的接收范围；测试功能为通过模数转换接口获得模拟电压值并数字化采集。
优选的，所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,所述Type-C 高速信号切换模块包括Type-C TX/RX向DP或USB3.0 TX/RX切换以及翻面切换单元(简称为高速信号切换及翻面切换单元)，USB2.0翻面切换单元、 SBU翻面切换单元、CC翻面切换单元。
附图说明：
下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：
图1是本实用新型涉及的用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备连接图；
图2是高速差分线短路测试模块的连接图；
图3是Type-C高速信号切换模块的组成图；
图4是Type-C高速信号切换模块的原理图；
图5是Type-C TX/RX向DP或USB3.0 TX/RX切换以及翻面切换单元的原理图；
图6-1、图6-2均是USB2.0翻面切换单元的工作原理图；
图7是CC翻面切换单元的工作原理图；
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
具体实施案例1：
一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备，包括：Type-C连接器、过压保护模块、VBUS开关模块、PD(Power Delivery，USB供电)电源模块、 CC(ConfigurationChannel，配置通道)控制模块、PD协议控制器、电流负载、电压采集模块、电流负载控制模块、通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0 HUB、电源输入接口，所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、电压采集模块、电流负载控制模块全部由MCU控制器实现；
所述Type-C连接器通过Type-C数据线与被测设备的Type-C接口连接，所述过压保护模块通过VBUS与所述Type-C连接器连接，所述PD电源模块通过 DC通道与所述电源输入接口连接，所述PD电源模块、过压保护模块均与VBUS 开关模块连接，所述VBUS开关模块与电流负载连接，所述电流负载模块与所述电流负载控制模块连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述Type-C连接器连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述PD协议控制器连接，所述PD协议控制器与所述VBUS开关模块连接，所述Type-C连接器通过USB2.0与所述USB2.0HUB连接，所述USB2.0 HUB通过USB2.0与所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块连接，所述电压采集模块、电流负载控制模块、USB2.0功能测试模块均与所述通信与管理模块连接；
所述过压保护模块用于测试VBUS电压是否符合协议规范，当VBUS电压正常时允许电压模块对测试系统设备供电，反之则不供电(在被测设备提供的VBUS 电压异常时，模块会截断VBUS输入与测试设备之间的通道)，保护测试设备免受损坏；
所述VBUS开关模块：对供电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS 供电切换至电流负载；对用电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS供电切换至PD电源模块；
所述电流负载控制模块根据设定程序有选择性的接通电流负载中的负载以改变负载值，进而进行不同电流负载时VBUS电压值的测试，当被测设备作为供电设备时使用；
所述PD电源模块用于提供电源；
所述CC控制模块用于切换连接在所述Type-C连接器的CC总线，实现CC 总线部分自动信号翻面功能；
所述PD协议控制器用于模拟用电设备，以用电设备的身份与被测设备协商供电模式,同时配合电流负载来检测被测设备是否符合PD规范；
所述USB2.0功能测试模块用于测试USB2.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备将数据通道切换至USB2.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出测试结果；
所述通信与管理模块通过USB2.0与上位机通信，获得测试项目的配置参数，返回测试项目的测试结果，便于操作员或自动化测试系统配置测试项目和查看测试结果。
进一步的,还包括高速差分线短路测试模块、Type-C高速信号切换模块、 USB3.0功能测试模块、DP(DisplayPort，显示接口)输出接口，所述高速差分线短路测试模块通过TX/RX/SBU连接到所述Type-C连接器，所述高速差分线短路测试模块通过TX/RX/SBU与所述Type-C高速信号切换模块连接，所述 Type-C高速信号切换模块通过TX/RX/SBU与所述USB3.0功能测试模块连接，所述Type-C高速信号切换模块与所述DP输出接口连接，所述USB3.0功能测试模块与所述通信与管理模块连接；
所述高速差分线短路测试模块用于测试是否存在高速差分数据线与GND(相对零线)或者与VBUS短路的问题；
所述Type-C高速信号切换模块用于控制被测端口的高速信号部分进行 USB3.0测试或进行DP(Display Port/视频接口)测试，并实现这两种测试的 Type-C自动翻面功能；通过Type-C高速信号切换模块切换至DP(Display Port/ 视频接口，Type-C接口的一部分)，可以将视频信号送到DP输出接口，完成DP 验证；
所述USB3.0功能测试模块用于测试USB3.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备通过Type-C高速信号切换模块将数据通道切换至USB3.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信、收发文件，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果；
所述DP输出接口用于接收视频信号并将其用于后续的DP性能测试。
进一步的,所述高速差分线短路测试模块包括退耦单元、测试功能选通单元、钳位分压测试单元；所述测试功能选通单元、钳位分压测试单元、退耦单元依次连接，所述退耦单元与所述电压采集模块连接，所述测试功能选通单元分别与Type-C中的高速差分线、Type-C高速信号切换模块连接；
所述退耦单元用于在所有高速差分线进芯片之前，增加交流耦合电容，防止VBUS与差分线短路时击穿芯片，只保留交流数据信号；
所述测试功能选通单元用于保证：通过继电器连通位置的选择，保证设备需进行其他测试时不接通差分线到短路测试模块，不影响高速信号的完整性，当要进行高速差分线开短路测试时，接通差分线到短路测试模块并进行短路测试；
所述钳位分压测试单元的钳位功能用于通过设置偏置电压值来区分浮空状态(开路状态)、短路状态(包含短路到GND和短路到VBUS)、正常状态，其中不同的状态对应的电压值不同，分压功能用于将被测电压等比匹配至模数转换接口适合的接收范围；测试功能为通过模数转换接口获得模拟电压值并数字化采集。
进一步的,所述Type-C高速信号切换模块包括Type-C TX/RX向DP或USB3.0 TX/RX切换以及翻面切换单元(简称为切换及翻面切换单元)，USB2.0翻面切换单元、SBU翻面切换单元、CC翻面切换单元，连接关系如图4所示，其中所述 Type-C高速信号切换模块包括Type-C TX/RX向DP或USB3.0 TX/RX切换以及翻面切换单元的工作原理图如图5所示：TUSB564是USB Type-C DP交替模式灌电流侧线性转接驱动器交叉点开关芯片，它可以将图中的TC_TX1P/N TC_RX1P/N TC_TX2P/N TC_RX2P/N两组Type-C收发差分线切换至图中 ML_0/1/3/4_P/N的DP端口或图中SSTX_P/N SSRX_P/N的USB3.0 TX/RX端口；切换控制由MCU通过GPIO接口实现。USB2.0翻面切换单元的工作原理图如图7 所示：BL1530是USB2.0 DPDT模拟开关，将靠近Type-C接口侧的TC_D1+/- TC_D2+/-按测试需求分别切换至USB HUB模块侧的USB2_D+/-，从而实现自动翻面的功能。
优势如下：
1、带有高速差分线短路测试功能，可以测试出高速差分线与GND或者与 VBUS短路的不良问题；
2、可以读取VBUS电压，验证其是否符合协议规范；
3、带有电流负载测试模块，可以进行协议规范的电流负载测试；
4、带有过压保护设计，VBUS过压时不会损坏测试设备；
5、实现测试时的自动翻面动作；
6、结合自动翻面的能力，一次性完成USB Type-C口的PD(Power Delivery/ 供电)、DP(Display Port/视频接口)、信号线开短路、VBUS电压、带载能力、 USB2.0、USB3.1这些功能的全部测试，而不需要更换或重新插拔测试设备。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备，其特征在于：包括Type-C连接器、过压保护模块、VBUS开关模块、PD电源模块、CC控制模块、PD协议控制器、电流负载、电压采集模块、电流负载控制模块、通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、USB2.0 HUB、电源输入接口，所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块、电压采集模块、电流负载控制模块全部由MCU控制器实现；
所述Type-C连接器通过Type-C数据线与被测设备的Type-C接口连接，所述过压保护模块通过VBUS与所述Type-C连接器连接，所述PD电源模块通过DC通道与所述电源输入接口连接，所述PD电源模块、过压保护模块均与VBUS开关模块连接，所述VBUS开关模块与电流负载连接，所述电流负载模块与所述电流负载控制模块连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述Type-C连接器连接，所述CC控制模块通过CC总线与所述PD协议控制器连接，所述PD协议控制器与所述VBUS开关模块连接，所述Type-C连接器通过USB2.0与所述USB2.0HUB连接，所述USB2.0 HUB通过USB2.0与所述通信与管理模块、USB2.0功能测试模块连接，所述电压采集模块、电流负载控制模块、USB2.0功能测试模块均与所述通信与管理模块连接；
所述过压保护模块用于测试VBUS电压是否符合协议规范，当VBUS电压正常时允许电压模块对测试系统设备供电，反之则不供电，保护测试设备免受损坏；
所述VBUS开关模块：对供电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS供电切换至电流负载；对用电设备进行PD协议测试时，将被测设备的VBUS供电切换至PD电源模块；
所述电流负载控制模块根据设定程序有选择性的接通电流负载中的负载以改变负载值，进而进行不同电流负载时VBUS电压值的测试，当被测设备作为供电设备时使用；
所述PD电源模块用于提供电源；
所述CC控制模块用于切换连接在所述Type-C连接器的CC总线，实现CC总线部分自动信号翻面功能；
所述PD协议控制器用于模拟用电设备，以用电设备的身份与被测设备协商供电模式,同时配合电流负载来检测被测设备是否符合PD规范；
所述USB2.0功能测试模块用于测试USB2.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备将数据通道切换至USB2.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出测试结果；
所述通信与管理模块通过USB2.0与上位机通信，获得测试项目的配置参数，返回测试项目的测试结果。
2.如权利要求1所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,其特征在于：还包括高速差分线短路测试模块、Type-C高速信号切换模块、USB3.0功能测试模块、DP输出接口，所述高速差分线短路测试模块通过TX/RX/SBU连接到所述Type-C连接器，所述高速差分线短路测试模块通过TX/RX/SBU与所述Type-C高速信号切换模块连接，所述Type-C高速信号切换模块通过TX/RX/SBU与所述USB3.0功能测试模块连接，所述Type-C高速信号切换模块与所述DP输出接口连接，所述USB3.0功能测试模块与所述通信与管理模块连接；
所述高速差分线短路测试模块用于测试是否存在高速差分数据线与GND或者与VBUS短路的问题；
所述Type-C高速信号切换模块用于控制被测端口的高速信号部分进行USB3.0测试或进行DP输出接口测试，并实现这两种测试的Type-C自动翻面功能；通过Type-C高速信号切换模块切换至DP输出接口，将视频信号送到DP输出接口，完成DP验证；
所述USB3.0功能测试模块用于测试USB3.0的功能和性能是否满足协议规范，测试设备通过Type-C高速信号切换模块将数据通道切换至USB3.0通道，同时被测设备上运行的测试程序调用被测设备上需要测试的USB接口，进行数据通信、收发文件，并记录通信速度，查看该速度是否符合协议规范从而得出接测试结果；
所述DP输出接口用于接收视频信号并将其用于后续的DP性能测试。
3.如权利要求2所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,其特征在于：所述高速差分线短路测试模块包括退耦单元、测试功能选通单元、钳位分压测试单元；所述测试功能选通单元、钳位分压测试单元、退耦单元依次连接，所述退耦单元与所述电压采集模块连接，所述测试功能选通单元分别与Type-C中的高速差分线、所述Type-C高速信号切换模块连接；
所述退耦单元用于在所有高速差分线进芯片之前，增加交流耦合电容，防止VBUS与差分线短路时击穿芯片，只保留交流数据信号；
所述测试功能选通单元用于通过继电器连通位置的选择，保证设备需进行测试时不接通差分线到短路测试模块，不影响高速信号的完整性，当要进行高速差分线开短路测试时，接通差分线到短路测试模块并进行短路测试；所述钳位分压测试单元的钳位功能用于通过设置偏置电压值来区分浮空状态、短路状态、正常状态，其中不同的状态对应的电压值不同，分压功能用于将被测电压等比匹配至模数转换接口适合的接收范围；测试功能为通过模数转换接口获得模拟电压值并数字化采集。
4.如权利要求1所述用于USB Type-C接口的全功能自动检测设备,其特征在于：所述Type-C高速信号切换模块包括Type-C TX/RX向DP或USB3.0 TX/RX切换以及翻面切换单元，USB2.0翻面切换单元、SBU翻面切换单元、CC翻面切换单元。
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Cited By (2)
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| CN113985321A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-01-28 | 成都万创科技股份有限公司 | 一种带智能自学习能力的线缆连通性能测试装置和方法 |
| CN115589051A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-01-10 | 荣耀终端有限公司 | 充电方法和终端设备 |
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| CN113985321B (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-05 | 成都万创科技股份有限公司 | 一种带智能自学习能力的线缆连通性能测试装置和方法 |
| CN115589051A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-01-10 | 荣耀终端有限公司 | 充电方法和终端设备 |
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