CN220323445U - 一种usbc连接器测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种操作简便、体积小，可集成度高、实现自动化测试的USBC连接器测试装置。本实用新型包括程控模块、功能模块、四线测量模块，所述程控模块与上位机连接，所述四线测量模块与所述USBC产品连接，所述功能模块包括多路复用器模组、继电器模组以及电子负载模组，所述四线测量模块经所述多路复用器模组与所述继电器模组连接，所述继电器模组、所述电子负载模组均与所述程控模块连接。本实用新型应用于USBC连接器焊接品质测试的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型应用于USBC连接器焊接品质测试的技术领域,特别涉及一种USBC连接器测试装置。
背景技术
随着电子科学技术的迅猛发展，电子产品得到了广泛的生产应用，计算机、平板、手机、汽车类消费电子产品成为了各行各业必不可少的重要部分，USBC接口的应用也愈加成熟和广泛，更快的数据传输速度，更大的供电功率，不分正反两面均可插入，逐渐取代了传统地USB接口，成为众多消费类电子产品的主要接口。在快充利用场景中，对充电接口的测试是越来越凸显出重要性。快速充电意味着电路需要传输很大的电流，当USBC接口的某个电源管脚虚焊时，供电回路的阻抗将增大，从而无法保证产品能快速充电。另外，当接口的两个相邻的管脚短路时，产品容易烧毁或者无法正常工作。在常见测试的应用场景中，通常是直接使用手持万用表手动去测量线路的通断，通过提示音去判断电路的通断，通过手持万用表去测量，将会耗费大量的人力和时间，而且测试精度不高，无法实现自动化测试，同时其操作难度较高。如果直接使用仪器去测量线路的通断，利用DMM和源表搭建测试平台，仪器的价格较为昂贵，体积大，不适合小型化夹具设计。因此有必要提供一种操作简便、体积小，可集成度高、实现自动化测试的USBC连接器测试装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种操作简便、体积小，可集成度高、实现自动化测试的USBC连接器测试装置。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括程控模块、功能模块、四线测量模块，所述程控模块与上位机连接，所述四线测量模块与所述USBC产品连接，所述功能模块包括多路复用器模组、继电器模组以及电子负载模组，所述四线测量模块经所述多路复用器模组与所述继电器模组连接，所述继电器模组、所述电子负载模组均与所述程控模块连接。
由上述方案可见，所述USBC连接器测试装置采用四线制测量，测试精度高，通过上位机给下位机发指令控制测量通路切换，可以实现连接器多点开短路测量，节省测试时间和人力，适合大批量生产自动化测试。操作简便，点击测试平台开始测试按钮，即可测试。同时采用板卡化设计，价格相对较低，一般成本控制在一千元以下，体积较小，可以灵活配合机械设计，可集成度高，使用仪表运放，可将DCR电压放大1~1000倍，能测量个位毫欧级别的DCR，四线制测量能将测量结果误差降到最低，成本低，集成性高，体积小，节省空间，测试速度快，可应用于自动测试领域，快速进行多管脚开短路测量。
一个优选方案是，所述程控模块包括主控板、模数转换器、数模转换器，所述主控板的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述模数转换器、所述数模转换器对应的端口连接。
一个优选方案是，所述电子负载模组包括运算放大器、第一仪表放大器、场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述运算放大器的同向输入端分两路，一路经所述第一电阻与所述数模转换器的DAC_SET_ELOAD端口连接，另一路经所述第二电阻接地，所述运算放大器的输出端与所述场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极经所述第三电阻接地，所述第一仪表放大器的IN+端、IN-端均与所述第三电阻连接，所述第一仪表放大器的VOUT端与所述模数转换器的E_LOAD_CURRENT连接。
一个优选方案是，所述继电器模组包括GPIO扩展芯片、达林顿管以及八组继电器，八组所述继电器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器，所述GPIO扩展芯片的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述主控板对应的端口连接，所述GPIO扩展芯片与所述达林顿管连接，所述达林顿管的VBUS_DCR1_CTRL端口、VBUS_DCR2_CTRL端口、GND_DCR1_CTRL端口、GND_DCR2_CTRL端口分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述场效应管的漏极与八组所述继电器的ELOAD_IN端口连接。
一个优选方案是，所述多路复用器模组包括第一连接器、第一多路复用器开关、第二多路复用器开关，所述第一多路复用器开关、所述第二多路复用器开关均与所述第一连接器连接，所述第一多路复用器开关的第14引脚至第18引脚、所述第二多路复用器开关的第14引脚至第18引脚分别与所述GPIO扩展芯片对应的端口连接。
一个优选方案是，所述四线测量模块包括第二连接器、第三连接器、第二仪表放大器，所述第二连接器通过type c线与所述第一连接器连接，所述第三连接器与所述USBC产品连接，所述第二仪表放大器的DCR_SENSE_P端、DCR_SENSE_N端分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述第二仪表放大器的VOUT端与所述模数转换器的USBC_DCR_ADC端连接。
附图说明
图1是本实用新型的系统框图；
图2是所述主控板的电路原理图；
图3是所述模数转换器的电路原理图；
图4是所述数模转换器的电路原理图；
图5是所述电子负载模组的电路原理图；
图6是所述继电器模组第一部分的电路原理图；
图7是所述继电器模组第二部分的电路原理图；
图8是所述多路复用器模组的电路原理图；
图9是所述四线测量模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，在本实施例中，本实用新型包括程控模块1、功能模块2、四线测量模块3，所述程控模块1与上位机连接，所述四线测量模块3与所述USBC产品4连接，所述功能模块2包括多路复用器模组5、继电器模组6以及电子负载模组7，所述四线测量模块3经所述多路复用器模组5与所述继电器模组6连接，所述继电器模组6、所述电子负载模组7均与所述程控模块1连接。
如图2至4所示，在本实施例中，所述程控模块1包括主控板U1、模数转换器U2、数模转换器U3，所述主控板U1的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述模数转换器U2、所述数模转换器U3对应的端口连接。所述主控板U1的型号为STM32F103TBU6，所述模数转换器U2的型号为ADC121C021CIMK/NOPB，所述数模转换器U3的型号为AD5667RBRMZ-1REEL7，
所述主控板U1通过IIC总线实现对所述模数转换器U2和所述数模转换器U3通讯，所述数模转换器U3是一款16位数模转换芯片，可以通过输出电压来设置所述电子负载模组7的eload电流，所述模数转换器U2是一款12位模数转换芯片，可以用来读取所述模数转换器U2的电流、DCR和所述多路复用器模组5的分压电压。
如图5所示，在本实施例中，所述电子负载模组7包括运算放大器U4、第一仪表放大器U5、场效应管Q1、第一电阻R17、第二电阻R18、第三电阻R24，所述运算放大器U4的同向输入端分两路，一路经所述第一电阻R17与所述数模转换器U3的DAC_SET_ELOAD端口连接，另一路经所述第二电阻R18接地，所述运算放大器U4的输出端与所述场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极经所述第三电阻R24接地，所述第一仪表放大器U5的IN+端、IN-端均与所述第三电阻R24连接，所述第一仪表放大器U5的VOUT端与所述模数转换器U2的E_LOAD_CURRENT连接。所述运算放大器U4的型号为OPA2196IDGKT，所述第一仪表放大器U5的型号为INA826AIDGKR，所述第三电阻R24作为采样电阻，所述运算放大器U4的同相输入端为所述数模转换器U3的输出电压Vdac，经过所述第一电阻R17、所述第二电阻R18分压成0.1Vdac，由所述运算放大器U4的虚短原理，即Va=Vb=Vc，由于Vd=0，Vcd=Vc-Vd=Vc，则所述电子负载模组7设置电流Iset=Vcd/R24=Vc/0.1=Vdac。
所述电子负载模组7的电流读取通过所述第一仪表放大器U5把所述第三电阻R24的两端电压放大10倍后，输出到所述模数转换器U2读取电压，电流Iread=Ve/（10*0.1）=Ve。
如图6、图7所示，在本实施例中，所述继电器模组6包括GPIO扩展芯片U11、达林顿管U12以及八组继电器，八组所述继电器包括第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、第五继电器K5、第六继电器K6、第七继电器K7、第八继电器K8，所述GPIO扩展芯片U11的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述主控板U1对应的端口连接，所述GPIO扩展芯片U11与所述达林顿管U12连接，所述达林顿管U12的VBUS_DCR1_CTRL端口、VBUS_DCR2_CTRL端口、GND_DCR1_CTRL端口、GND_DCR2_CTRL端口分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述场效应管Q1的漏极与八组所述继电器的ELOAD_IN端口连接。所述GPIO扩展芯片U11的型号为CAT9555YI-T2，所述达林顿管U12的型号为TBD62083AFWG，八组所述继电器的型号均为AGQ200A4H，
所述继电器模组6通过可配置的IIC总线实现对所述GPIO扩展芯片U11进行扩展，所述GPIO扩展芯片U11可达16路GPIO的扩展，可通过控制所述达林顿管U12间接控制所述继电器的切换，实现对所述USBC产品4的VBUS和GND管脚DCR的测量。当所述GPIO扩展芯片U11的I/O0.0输出高电平时，所述达林顿管U12的O1输出低电平，所述第一继电器K1、所述第一继电器K2的第8管脚拉低时，各自的第5管脚和第6管脚导通，第3管脚和第4管脚导通，5V电源连通所述USBC产品4的USBC VBUS其中一个管脚，另一个VBUS管脚连接到所述电子负载模组7的电路，因为所述USBC产品4的VBUS管脚之间是连接一起的，这样从5V电源到所述USBC产品4的DUT，再到所述电子负载模组7就形成回路，当所述电子负载模组7设置一个恒定大电流时，在所述USBC产品4的VBUS两个管脚之间就会形成固定的压降，通过DCR转接板导出VBUS的sense线，两根sense线接到仪表运放，放大10倍后，输出到所述模数转换器U2读取电压Vadc，所述USBC产品4的VBUS两个管脚之间的DCR值为R，R=Vadc/(10*Iread)，另外的一组VBUS和两组GND的DCR测量同样如此。DCR转接板的作用是导出sense线，用四线测量方法测量DCR，这样就可以忽略USBC线阻带来的误差。
如图8所示，在本实施例中，所述多路复用器模组5包括第一连接器J1、第一多路复用器开关U6、第二多路复用器开关U7，所述第一多路复用器开关U6、所述第二多路复用器开关U7均与所述第一连接器J1连接，所述第一多路复用器开关U6的第14引脚至第18引脚、所述第二多路复用器开关U7的第14引脚至第18引脚分别与所述GPIO扩展芯片U11对应的端口连接。
所述第一多路复用器开关U6的型号和所述第二多路复用器开关U7的型号均为ADG1406BRUZ，ADG1406芯片是一款16选1电子开关，可以通过置位A0~A3来选通S1~S16到D，S1~S16连接所述USBC产品4的连接器的16个管脚，所述第一多路复用器开关U6的D端上拉10K电阻到3.3V，所述第二多路复用器开关U7的D端下拉10K电阻到GND，这样如果所述USBC产品4的连接器相邻的管脚焊接连锡，便会使两个10K电阻形成分压，从而读到电压是1/2倍3.3V电压即1.65V。
如图9所示，在本实施例中，所述四线测量模块3包括第二连接器J2、第三连接器J3、第二仪表放大器U10，所述第二连接器J2通过type c线与所述第一连接器J1连接，所述第三连接器J3与所述USBC产品4连接，所述第二仪表放大器U10的DCR_SENSE_P端、DCR_SENSE_N端分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述第二仪表放大器U10的VOUT端与所述模数转换器U2的USBC_DCR_ADC端连接。所述第三连接器J3作为所述USBC产品4的连接器，所述第二连接器J2的型号为DX07S024JJ3R1300，所述第三连接器J3的型号为USB4155-03-C。
Claims (6)
1.一种USBC连接器测试装置，其特征在于：它包括程控模块（1）、功能模块（2）、四线测量模块（3），所述程控模块（1）与上位机连接，所述四线测量模块（3）与USBC产品（4）连接，所述功能模块（2）包括多路复用器模组（5）、继电器模组（6）以及电子负载模组（7），所述四线测量模块（3）经所述多路复用器模组（5）与所述继电器模组（6）连接，所述继电器模组（6）、所述电子负载模组（7）均与所述程控模块（1）连接。
2.根据权利要求1所述的USBC连接器测试装置，其特征在于：所述程控模块（1）包括主控板（U1）、模数转换器（U2）、数模转换器（U3），所述主控板（U1）的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述模数转换器（U2）、所述数模转换器（U3）对应的端口连接。
3.根据权利要求2所述的USBC连接器测试装置，其特征在于：所述电子负载模组（7）包括运算放大器（U4）、第一仪表放大器（U5）、场效应管（Q1）、第一电阻（R17）、第二电阻（R18）、第三电阻（R24），所述运算放大器（U4）的同向输入端分两路，一路经所述第一电阻（R17）与所述数模转换器（U3）的DAC_SET_ELOAD端口连接，另一路经所述第二电阻（R18）接地，所述运算放大器（U4）的输出端与所述场效应管（Q1）的栅极连接，所述场效应管（Q1）的源极经所述第三电阻（R24）接地，所述第一仪表放大器（U5）的IN+端、IN-端均与所述第三电阻（R24）连接，所述第一仪表放大器（U5）的VOUT端与所述模数转换器（U2）的E_LOAD_CURRENT连接。
4.根据权利要求3所述的USBC连接器测试装置，其特征在于：所述继电器模组（6）包括GPIO扩展芯片（U11）、达林顿管（U12）以及八组继电器，八组所述继电器包括第一继电器（K1）、第二继电器（K2）、第三继电器（K3）、第四继电器（K4）、第五继电器（K5）、第六继电器（K6）、第七继电器（K7）、第八继电器（K8），所述GPIO扩展芯片（U11）的I2C_SCL端口、I2C_SDA端口与所述主控板（U1）对应的端口连接，所述GPIO扩展芯片（U11）与所述达林顿管（U12）连接，所述达林顿管（U12）的VBUS_DCR1_CTRL端口、VBUS_DCR2_CTRL端口、GND_DCR1_CTRL端口、GND_DCR2_CTRL端口分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述场效应管（Q1）的漏极与八组所述继电器的ELOAD_IN端口连接。
5.根据权利要求4所述的USBC连接器测试装置，其特征在于：所述多路复用器模组（5）包括第一连接器（J1）、第一多路复用器开关（U6）、第二多路复用器开关（U7），所述第一多路复用器开关（U6）、所述第二多路复用器开关（U7）均与所述第一连接器（J1）连接，所述第一多路复用器开关（U6）的第14引脚至第18引脚、所述第二多路复用器开关（U7）的第14引脚至第18引脚分别与所述GPIO扩展芯片（U11）对应的端口连接。
6.根据权利要求5所述的USBC连接器测试装置，其特征在于：所述四线测量模块（3）包括第二连接器（J2）、第三连接器（J3）、第二仪表放大器（U10），所述第二连接器（J2）通过type c线与所述第一连接器（J1）连接，所述第三连接器（J3）与所述USBC产品（4）连接，所述第二仪表放大器（U10）的DCR_SENSE_P端、DCR_SENSE_N端分别与八组所述继电器对应的端口连接，所述第二仪表放大器（U10）的VOUT端与所述模数转换器（U2）的USBC_DCR_ADC端连接。
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