快充EOS 应对方案OVP和TVS-电路图讲解-电子技术方案

EOS是英文Electrical Over Stress的首字母缩写，其意为电气过应力 ，意思就是有过高的电压和/或电流信号加到了受试对象上，它受不了了，被损坏了，所以说“过”了。   要生成EOS可以有三种方法：高电压，大电流，高电压+大电流，其实ESD事件只是EOS的其中一种短时间的高压，所以针对EOS，必须要考虑更大的电流和持续时间。   我们的手机的充电环境越来越复杂，有车充，有太阳能充电器，有墙充，山寨充电、快充等，脆弱的手机必须承受各类充电器的。 而更多手机因为充电回路的过压过流造成PMU,或者充电IC的损伤,形成故障。   欠发达国家，例如印度和非洲已经是EOS事件的重灾区，这些都是电网在落后地区更不稳定的原因。所以手机方案公司都已经针对EOS 提供可靠的解决方案了。   雷卯电子根据华为、OPPO等客户的需求，研发了可靠的多种解决方案，供大家参考下目前EOS的解决方案。  

EOS测试需求指标： 国内目前标准里还没有具体的过压测试的指标，但是涉及出口的产品，都会提出相关的需求，从2015年的过压浪涌300V，到目前已经有客户需要测试500V。都显示了客户对过压可靠性的高要求。   过压保护其实很简单，但是在手机中确实有难点，难点在哪儿，在于手机的空间有限，我们必须设计出足够大的芯片，封装在足够小的体积中。      

  以上组合方案用到三颗料特点介绍下： PSMFJ24CA 是SOD-123FL封装的大功率TVS芯片，功率可以达到5000W，经过测试可以满足250A，箝位电压30V的性能要求，初级保护根据终端要求，可以选择7V和12V产品。   OVP3881是过压保护芯片，其保护电压是可以根据主芯片的门限电压大小调节至客户需要的数值，       

 后端选用SD4501P4-3也是大功率的TVS，封装DFN2020，由于电压低，能保护的电流也很大，以下是这颗TVS的测试数据列表                                                     

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（1.珠海欧比特控制工程股份有限公司，珠海，519080；2. 珠海欧比特控制工程股份有限公司，珠海，519080）
摘  要：MIL-STD-1553B总线以其高可靠性、实时性、灵活性等优点，一直广泛应用于现代航空、航天、兵器等重要领域。其中作为物理载体的1553B总线电缆，在实际生产以及使用过程中，其物理及电气性能的评估显得尤为重要。本文阐述了一种高度集成化的1553B电缆测试系统，实现了1553B总线电缆所需检验项目的自动化、高效化测试。

Title title
Dong Wenyue1，Pan Yongjiang2

(1.Zhuhai Orbita Control Engineering Co., Ltd, Zhuhai, 519080; 2. Zhuhai Orbita Control Engineering Co., Ltd, Zhuhai, 519080)

Abstract： bus With its high reliability, real-time, flexibility and other advantages, MIL-STD-1553B has been widely applied in modern aviation, aerospace, weapons and other important fields. In the actual process of production and use, the physical and electrical performance evaluation of the MIL-STD-1553B cable is particularly important. This paper describes the 1553B cable test system a high degree of integration, to achieve the automation required inspection item 1553B bus cable, high efficiency test.

Keywords: MIL-STD-1553B cable; Integration; Test equipment

作为当前航空航天电子设备首选的数据总线， 1553B 总线电缆网络的可靠性直接影响到整个系统的正常运行，总线故障甚至会造成难以估计的损失，因此电缆网络的生产加工、系统组装前、使用维护等各环节的检测是对使用1553B总线的整个系统可靠性的最基本的保障。

1 需求分析
传统的1553B电缆网络性能参数的全面测试，包含了静态电气性能测试、动态信号波形测试，需要用到万用表、特性阻抗分析仪、示波器、信号发生器、绝缘耐压测试仪等设备，整个测试过程十分繁琐，对测试人员要求高，耗时相当长，效率极低。一种高度集成化的电缆测试系统，是集成了上述仪器仪表功能的智能化测试系统，整个过程全自动完成，无须人工干预，最终形成详细的测试分析报告，可大大提高测试效和可靠性。

2 总体设计方案
为能够适应内场和外场的测试场地以及运输的方便，本系统采用一体化便携型机箱结构，系统框图如图1所示。系统主要包括系统主控制处理单元，1553B总线测试专用单元，测量采集模块，测试接口单元。

图1高度集成化1553B电缆测试系统的组成

主控单元采用嵌入式平板电脑，其丰富的外设可满足扩展各个系统模块的要求，可安装Windows XP操作系统。1553B总线测试专用单元基于FPGA设计，主板控制处理器、网络测试用的1553B总线控制器全部集成在FPGA内部，集成度高，体积小，达到便携式设计要求，实现信号激励源以及1553B协议通讯等。数据采集模块采用基于USB计，负责对总线上的数据信号的采集和对总线物理性能测量等，传输到主控单元进行分析处理。测试接口单元能实现被测网络接入的的继电器矩阵模块，是线缆与总线测试专用单元的桥梁。

2  硬件设计
2.1 主控单元
主控单元采用的是嵌入式工业级平板计算机，搭载触摸液晶显示屏，可安装Windows XP操作系统系统，具有多个USB、RS232、WLAN接口，为设计友好的人机交互界面提供了条件。

2.2 测量采集单元
测量采集单元选用的是基于USB接口的测量采集模块，其中内部已固定嵌入USB型的数字示波器和USB型数字万用表模块，外部可根据需求扩展USB型或串口型通讯的测试设备，例如绝缘电阻测试仪、介质耐压测试仪等。其中数字示波器具有以下性能，带宽200MHz，采样速率高达1 GS/s；支持2通道输入；存储深度为32Mpts；垂直分辨率8位   ；紧凑的便携式结构；最大输入CAT 130Vrms， 42Vpk。   数字万用表具有以下性能，分辨率位数为6为半，   2线或4线的电阻测量，测量范围位0-10MΩ。

2.3 总线测试单元
总线测试单元是基于FPGA设计，其主板的原理框图如图2所示。总线测试单元主板搭载的核心是一款大容量的FPGA，其中内嵌欧比特公司的高可靠嵌入式处理器S698 IP核作为主控SOC，同时内部集成了电缆网络测试和终端设备功能测试用的1553B总线控制器，配合外围接口模块，实现了USB   接口、RS232接口   、1553B   电缆网络测试控制模块以及1553B   终端设备控制模块的功能。其   S698 IP   核是一款可裁减的基于AMBA总线架构的内核，带有丰富的外设，特点如下：

 ● 带 IU/FPU 单元，支持 5级流水       ；

● 带有内存控制器，可以外接       SRAM                                     

  /PROM/SDRAM；             

● 带有中断控制器；                           

● 带有 2 个 UART 串口；             

● 带有 2 个内部定时器；             

● 带有 GPIO 接口；                           

1553B总线控制器       IP核是欧比特公司专 门为航空、航天测控网络中的设备开发的符合MIL -STD -1553B协议的总线控制器模块。该模块内部实现了1553B总线协议处理器和总线数据收发器，可以完成总线控制器、远程终端和总线监视器三种总线设备的功能。此处使用的1553B内核是集成了2个OBT1553B的功能，从而实现具有独立两路1553B功能的总线控制器。同时内核内置了32K X 16Bit静态存储器，静态存储器容量可根据需要修改。

图2总线测试单元原理框图

2.3 测试接口单元
测试接口单元是以继电器为基础,基于RS232通讯的链路切换矩阵，由于测试功能及测试链路多，因此采用了I/O口资源多的FPGA作为主控芯片，其继电器矩阵如图3所示。

为保证信号质量本单元设计中，选用的是磁保持继电器，在匹配阻抗的同时兼顾了绝缘耐压测试所需的安全距离使整个系统自身直流1000V绝缘电阻达到100MΩ以上，交流500V漏电流小于0.02mA。

图3测试接口单元原理框图

3  软件设计
为保证软件的可靠行、可扩展性以及维护方便，本软件采用设计增量模型进行软件工程的开发，在明确需求后将各个构件模块是逐渐并入已有的软件体系结构中。其中系统软件主要包含用户管理模块、参数配置模块、功能测试模块、报表统计及分析模块、无人值守测试模块，底层驱动模块、波形分析及回放模块，软件的总体框图如图4所示。

                    

图3系统软件框图

测试系统采用中文界面软件。软件平台具有以下功能和特性：

a) 友好的人机交互界面：软件系统操作简单、易学、易掌握，界面美观、操作舒适；

b) 完备的测试控制：可以根据测试要求设置各种测试条件，对于复杂的设置，系统给出操作步骤向导或提示；

c) 实时的测试监视：系统实时采集测试数据，并根据要求以数字、文字、曲线、图形等方式显示出来（导通、隔离性能需要记录实测值；网络性能测试需要保存示波器图片）；

d) 统一的数据管理：系统可以记录保存所有测试数据，具有数据分析功能，可以根据分析结果生成测试报告并打印输出；测试过程中也可进行数据报表的查看和分析功能；

e) 测试控制：可进行自动测试，也可根据用户的设置完成对被测试通信网络制定的单步测试。可根据生产实际情况删减测试条目。被测对象出现不合格时，直接定位总线故障所在点。并能根据被测对象的具体结构和性能参数，设定产品的合格判定指标范围，设备测试值自动比较判定，给出结论；

f) 测试回放管理：系统可以将保存的测试数据在软件系统上回放，回放数据同样可以以数字、文字、曲线等方式显示出来；

g) 具备按照用户定义执行定时测试，也可按任务计划表执行无人值守测试的功能。

4  结语
本文阐述了一种高度集成化的智能化的1553B电缆测试系统，通过该系统可以验证1553B总线电缆网拓扑结构以及生产工艺的合理性，并能充分验证被测的总线电缆是否满足GJB 289A -9或MIL-STD-1553B-1996的要求。该系统不受限于使用产地，并且高度集成化，可扩展功能多，能够满足生产以及维护1553B总线电缆的所有测试需求。目前该系统已经实现应用，其可靠性、高效性也得到了充分的验证。

参考文献:
[1] GJB5186.5-2004数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线测试方法[S] .2004.

[2] GJB298A-97数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S] .1997.

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