CN106199295B - 一种串联快充老化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子产品老化装置领域，具体地，涉及一种串联快充老化控制系统，包括电性串联的主MCU、电源供电模块和串联控制电路，串联控制电路包括整流桥电路以及与第一控制芯片电性连接的继电器，继电器用于将产品接入串联控制电路或者将产品从串联控制电路中断开；整流桥电路用于将接入串联控制电路中的产品串联连接。本发明提供一种串联快充老化控制系统，能串联多个产品同时进行老化，可增加设备使用率，节约能源。

Description

一种串联快充老化控制系统

技术领域

本发明属于电子产品老化装置领域，具体地，涉及一种串联快充老化控制系统。

背景技术

目前市场上针对各个型号的电源类产品均采取点对点的即一对一的老化方式，即一个负载通道老化测试一个产品的方式，这一方式存在一个较大的弊端，即当负载通道的额定功率大大高于被老化测试产品的额定功率时，将造成设备使用效率的巨大浪费。比如一个额定功率达到100瓦的负载通道去老化一个20瓦的电源产品一天，则造成80瓦的功率余额一天未使用，大大降低了设备的使用效率。

现有技术的主要缺点是老化设备使用不够灵活，一个负载通道只能老化一个被测产品，如果产品额定功率大大低于负载通道额定功率，将造成设备使用效率上的大大浪费并且浪费能源。

发明内容

为克服现有技术中一个负载通道只能老化一个被测产品，如果产品额定功率大大低于负载通道额定功率，将造成设备使用效率上的大大浪费的弊端，本发明提供一种串联快充老化控制系统，能串联多个产品同时进行老化，可增加设备使用率，节约能源。

本发明的技术方案如下：

一种串联快充老化控制系统，包括电性串联的主MCU、电源供电模块和串联控制电路。

其中，串联控制电路包括整流桥电路以及与第一控制芯片电性连接的继电器，继电器用于将产品接入串联控制电路或者将产品从串联控制电路中断开；整流桥电路用于将接入串联控制电路中的产品串联连接。

其中，还包括电性连接的第二控制芯片和快充控制电路, 用于支持快充通信协议QC2.0、QC3.0或MTK1.0、MTK2.0，所述的快充控制电路与串联控制电路并联后串联连接主MCU。

其中，支持QC2.0、QC3.0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的分压电路，主MCU用于控制分压电路分别产生0V、0.6V、3.3V的电压。

其中，支持MTK1.0、MTK2.0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的恒流电路，主MCU用于控制恒流电路产生400mA的电流，所述恒流电路包括电性连接的MOS管、运算放大器和比较放大器。

其中，还包括光电隔离器和子MCU，子MCU的一端通过光电隔离器与主MCU电连接，另一端与串联控制电路或快充控制电路电性连接。

其中，还包括与主MCU电性串联的上位机监控系统和通信模块，所述通信模块包括电性连接的MAX485通信驱动电路、RS232转RS485通信转换器、拨码开关。

本发明有益效果：本发明一种串联快充老化控制系统，具有串联控制电路，能串联多个产品同时进行老化测试，大大增加设备使用率，节约能源。具体地，如果一个负载通道的功率是160瓦，单个被测产品的功率是20瓦，采用本发明所述的串联快充控制板，则可将8个该20瓦的被测试产品串联起来进行老化测试，使设备的使用容量达到该负载通道的额定容量160瓦，以此提高设备使用率，节约能源。

附图说明

图1是本发明一种串联快充老化控制系统的原理框图。

图2是本发明一种串联快充老化控制系统的串联控制电路图。

图3是本发明一种串联快充老化控制系统的STM8S003F3控制芯片。

图4是本发明一种串联快充老化控制系统的QC2.0，QC3.0快充控制电路图。

图5是本发明一种串联快充老化控制系统的MTK1.0和MTK2.0快充控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种串联快充老化控制系统的技术方案做进一步说明。

如图1所示，一种串联快充老化控制系统，包括电性串联的电源供电模块、主MCU和串联控制电路。

其中如图2所示，串联控制电路包括整流桥电路D29以及与STM8S003F3型号的第一控制芯片电连接的继电器RL1，其中STM8S003F3第一控制芯片的PA1引脚连接至FD-CH1端，继电器RL1用于将产品1接入串联控制电路或者将产品1从串联控制电路中断开，其中产品1的正极经过VIN-CH1连接至整流桥电路的第1端，产品1的负极连接至整流桥电路的第3端GND-CH1；同理，STM8S003F3型号的第一控制芯片的PA1引脚连接至FD-CH2端，继电器RL2用于将产品2接入串联控制电路或者将产品2从串联控制电路中断开，其中产品2的正极经过VIN-CH2后并联连接至整流桥电路的第2端及连接产品1负极的GND-CH1端，即产品1的负极连接至产品2的正极，同理产品2的负极连接至产品3的正极，串联控制电路中连入多个产品时，连接方式以此类推；整流桥电路D29用于将接入串联控制电路中的产品串联连接。其工作原理是当有产品接入接口后，继电器可将产品接入串联电路，也可将产品从串联电路中断开；当产品被继电器接入串联电路之后，串联电路中的整流桥会将本被测试产品的正极与前一个产品的负极相连接，将本产品的负极与后一个产品的正极相连接，实现串联；当本被测产品被继电器从串联电路中断开时，则整流桥会通过自身桥路来连接这个断开的缺口，将前一产品的负极和后一产品的正极相连，仍然能实现串联。因此，该串联控制电路可以实现多个产品的串联连接老化测试，提高设备利用率，降低能源损失。

例如当串联控制电路提供8个产品接口时，一次可连接8个产品进行老化测试，如果将多个该串联控制电路一起组合使用，则可实现0到16个或者0到24个以及更多数量的产品的任意串联连接。

优选地，鉴于现有技术老化设备不具备测试和老化快充类电源和快充类充电器的功能，本发明的一种串联老化测试系统还提供快充控制电路，增加快充功能，进一步增加设备的功能，提高设备利用率，具体通过以下技术方案实现。

其中，本发明一种串联老化测试系统还包括快充控制电路, 用于支持快充通信协议QC2.0、QC3.0或MTK1.0、MTK2.0，所述的快充控制电路与串联控制电路并联后连接MCU。

支持QC2.0、QC3.0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的分压电路，主MCU按照快充通信协议如QC2.0，QC3.0，驱动分压电路生成快充通信信号，进而控制快充充电器的电压值分别达到0V、0.6V、3.3V，快充充电器实现升压或者降压，进而实现快充测试和快充老化。

分压电路包括如图3所示的STM8S003F3型号的第二控制芯片和如图4所示的快充信号产生电路，所述STM8S003F3第二控制芯片的PD4引脚和PD5引脚与分压电路电连接，具体地：STM8S003F3第二控制芯片的PD4和PD5引脚分别经过电阻R136、R137后连接到三极管Q107和三极管Q108的基极，三极管Q107的集电极D-CH1连接到充电负载；三极管Q107和三极管Q108的发射极接地，同时三极管Q108的发射极串联电阻R140和R139后连接到并联的三极管Q107的集电极和电阻R138。

STM8S003F3第二控制芯片的PA3引脚和CH2引脚分别经过R141和R142后连接到三极管Q109和三极管Q110的基极，三极管Q109的集电极D+CH1连接到充电负载；三极管Q109和三极管Q110的发射极接地，同时三极管Q110的发射极串联电阻R145和R144后连接到并联的三极管Q109的集电极和电阻R143。

所述R136的电阻值为4.7k，R137的电阻值为4.7k，R140的电阻值为13.6k，R139的电阻值为1k，R138的电阻值为7.5k。

所述R141的电阻值为4.7k，R142的电阻值为4.7k，R145的电阻值为13.6k，R144的电阻值为1k，R143的电阻值为7.5k。

QC2.0，QC3.0快充控制模块的工作原理是：STM8S003F3控制芯片控制Q107,Q108，Q109,Q110,可以在D-CH1和D+CH1上分别产生0V,0.6V,3.3V电压。控制芯片内部程序按QC2.0和QC3.0的通信协议来控制这些电压变化即实现快充功能。

其中，D1-CH1输出高电平，Q107将导通，D-CH1将输出0V；D1-CH1输出低电平，D2-CH1输出高电平，D-CH1将输出0.6V；D1-CH1输出低电平，D2-CH1输出低电平，D-CH1将输出3.3V；

D1+CH1输出高电平， D+CH1将输出0V；D1+CH1输出低电平，D2+CH1输出高电平，D+CH1将输出0.6V；D1+CH1输出低电平，D2+CH1输出低电平，D+CH1将输出3.3V；

这些电平只要按QC2.0或QC3.0的协议要求输出形成快充命令，就可使快充产品工作在快充状态。

其中如图5所示，支持MTK1.0、MTK2.0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的恒流电路，主MCU用于控制恒流电路产生400mA的电流，所述恒流电路包括电性连接的MOS管、运算放大器和比较放大器。其工作原理是主MCU控制电流信号的产生和关闭，MOS管、运算放大器和比较放大器组成一个恒流控制电路。其工作原理是当主MCU输出高电平时，MOS管被驱动开始导通产生电流信号，电流信号流过取样电阻后产生一个电压信号，该电压信号被输入运算放大器进行放大，放大后的电压信号在输入比较放大器的反向输入端，而该比较放大器的同相输入端被接入了一个稳定的基准电压，该比较放大器的输出端接入MOS管的栅极。当电流信号经过取样电阻后形成的电压信号放大后大于同相输入端的基准电压时，则输出负电压到MOS管的栅极，阻止MOS管上电流信号继续变大，从而实现当流经MOS管的电流信号达到设计大小的电流时就恒定不再增大的恒流电路。 该快充控制电路通过IO口控制该恒流信号按MTK1.0或MTK2.0的通信协议产生一个信号序列，从而实现控制相应快充产品工作在MTK1.0或MTK2.0快充模式下。

具体地，流过MOS管Q39的电流产生的电压经过400MA CH1引脚进入运算放大器U49A，经过U49A放大后进入U49B，与U49B第5脚上的基准电压进行比较，进一步控制U49B的输出电压，即U49B第7脚的电压，U49B第7脚即HL-CH1的电压连接着MOS管Q39的第1脚，当电流增大时，阻止电流增大，进而控制流过MOS管的电流恒定在400mA左右。子MCU通过IO口控制MTK-CH1引脚即可控制MOS管Q39上电流的产生与消失，只要控制MTK-CH1引脚按MTK快充协议开关产生快充命令，即可控制MTK类快充产品成功工作在快充状态。

优选地，本发明一种串联老化测试系统还包括快充控制电路、光电隔离器和子MCU，子MCU的一端通过光电隔离器与主MCU电连接，另一端与串联控制电路或快充控制电路电性连接。主MCU与子MCU通过光电隔离器进行连接，其好处是实现了与主控制芯片之间的电气隔离，可以单独工作不互相影响。

其中，还包括与主MCU电性串联的上位机监控系统和通信模块，所述通信模块包括电性连接的MAX485通信驱动电路、RS232转RS485通信转换器、拨码开关。上位机监控系统用于数据的监控和控制命令的发送，其中控制命令分普通产品控制命令和快充产品控制命令（如果上位机监控系统发出的是快充控制命令，则串联控制电路先将产品从串联电路中断开，然后子MCU将按命令通过快充控制模块对产品发送QC2.0，QC3.0快充命令或者MTK1.0MTK2.0等快充命令，使被测试产品进入快充工作状态，然后串联控制电路再将成功进入快充工作状态的产品串接入串联电路），上位机监控系统通过RS232转RS485通信模块，将控制命令发送到主MCU，主MCU再将控制命令通过光电隔离器，发送给子MCU，子MCU接收到控制命令后开始执行命令；通信模块的工作电源采用一组与其他电路隔离的电源提供，工作稳定可靠；主MCU用于接收来自上位机监控系统的命令以及向上位机监控系统发送工作数据；MAX485驱动电路则负责通信信号电平的转换和稳定；RS232转RS485转换器是为了将RS232通信信号转换为RS485通信信号，以便上位机监控系统的RS485通信模块识别，而本发明采用RS485通信方式而不采用RS232通信方式是因为RS485通信方式传输距离更远，通信可靠性更高；拨码开关的作用是当多个本发明模块一起使用时，通个拨码开关上的不同拨码来给每一个模块分配一个独立的识别地址，以供上位机监控系统区分每一个本发明模块并实现监控。

所述电源供电模块将外部接入的12VDC供电通过PWM控制芯片转化为交流电，然后通过变压器分成多路电源输出，每一路输出之间经过变压器实现了电气隔离，相互独立互不影响工作。多路输出电源再经过整流滤波和稳压电路转化为稳定的5V直流工作电源，给主MCU、通信模块及多个子MCU提供稳定的直流工作电源。主MCU的供电电源也可直接由外接12V直流电经过稳压管后输出的5V电源提供。

本发明一种串联快充老化控制系统还包括数据采集电路，产品电压的数据采集功能是由子MCU的AD数据转换和采样模块实现的。产品电压经过分压电路形成电压取样信号，然后接入子MCU的AD数据转换通道，实现数据采集，最后由子MCU处理，使用和发送电压数据，实现实时监控和控制。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种串联快充老化控制系统，其特征在于：包括主MCU、电源供电模块、串联控制电路、快充控制电路、光电隔离器、子MCU、上位机监控系统和通信模块；

子MCU的一端通过光电隔离器与主MCU电连接，子MCU的另一端与串联控制电路或快充控制电路电性连接；所述快充控制电路与串联控制电路并联后连接主MCU；

串联控制电路可以实现多个产品的串联连接老化测试，串联控制电路包括整流桥电路以及与第一控制芯片电性连接的继电器，继电器用于将产品接入串联控制电路或者将产品从串联控制电路中断开；整流桥电路用于将接入串联控制电路中的产品串联连接；

所述快充控制电路用于支持快充通信协议QC2 .0、QC3 .0协议或MTK1 .0、MTK2 .0协议；支持QC2 .0、QC3 .0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的分压电路，分压电路包括第二控制芯片和快充信号产生电路；支持MTK1 .0、MTK2 .0协议的快充控制电路包括与主MCU连接的恒流电路；

上位机监控系统用于数据的监控和控制命令的发送，通过通信模块将控制命令发送到主MCU，主MCU再将控制命令通过光电隔离器发送给子MCU，子MCU接收到控制命令后开始执行命令；控制命令分普通产品控制命令和快充产品控制命令；

如果上位机监控系统发出的是快充产品控制命令，则串联控制电路先将产品从串联电路中断开，然后子M C U将按控制命令通过快充控制电路对产品发送Q C 2 .0、Q C 3 .0快充命令或者MTK1 .0、MTK2 .0快充命令，使产品进入快充工作状态，然后串联控制电路再将成功进入快充工作状态的产品接入串联控制电路。

2. 根据权利要求1所述的一种串联快充老化控制系统，其特征在于：主MCU用于控制分压电路分别产生0V、0 .6V或3 .3V的电压。

3.根据权利要求1所述的一种串联快充老化控制系统，其特征在于：主MCU用于控制恒流电路产生400mA的电流，所述恒流电路包括电性连接的MOS管、运算放大器和比较放大器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种串联快充老化控制系统，其特征在于：所述通信模块包括电性连接的MAX485通信驱动电路、RS232转RS485通信转换器和拨码开关。