1.本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种快速检验含超级
电容主控板
静态电流的
电路及方法。
背景技术：
2.在主控板生产完成后需要测量主控板的静态功耗以判断主控板是否正常运行。当主控板电源电路上存在超级电容时，超级电容的充电电流为毫安级别且充电时间长，此时主控板静态功耗如果在微安级别则难以测出主控板静态功耗。现在生产中主要使用的方法分为以下几种：（1）等待超级电容充电完成，这种方法需要浪费大量时间，降低了生产效率；（2）等主控板功耗测试完成后再焊接超级电容，这种方法带入了手工焊接的风险，也增加了一道工序，并且浪费时间；（3）将超级电容与主控板分离，在主控板上预留接入超级电容的插座，超级电容与插头连接，功耗检测完成后插入超级电容。这种方法增加了主控板接口，对结构有较高的要求，增加物料成本。综上所述，现有方法都是通过结构或者工序上的改变来测试主控板静态功耗，均存在耗时的问题。因此仍然有必要研究如何判断超级电容在板时的静态功耗是否正常的解决方案。
技术实现要素：
3.本发明所要解决的技术问题：目前判断含超级电容的主控板的静态功耗效率低的技术问题。提出了一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路及方法，能够提高含超级电容的主控板静态功耗是否正常的检验效率。
4.解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，包括控制电路、采样电路、恒流源电路和开关电路，所述主控板正极供电端作为vtest端，所述采样电路对vtest端电压进行采样，所述恒流源电路的输出端与vtest端连接，所述vtest端通过开关电路与直流电源vcc连接，所述采样电路输出端、恒流源电路使能端和开关电路控制端均与控制电路连接。
5.作为优选，所述恒流源电路包括
电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、运算放大器u1、运算放大器u2、开关u3、三极管q5和mos管q1，直流电源vcc经过电阻r1和电阻r2分压后连接到运算放大器u1的vin+端，运算放大器u1及运输放大器u2的vdd端均与直流电源vcc连接，运算放大器u1的vout端与三极管q5的基极连接，三极管q5的发射极经电阻r4接地，运输放大器u1的vin-端经电阻r3与三极管q5发射极连接，三极管q5集电极经电阻r6与直流电源vcc连接，三极管q5集电极与运算放大器u2的vin+端连接，运算放大器u2的vout端与mos管q1栅极连接，mos管q1源极经电阻r8与直流电源vcc连接，运算放大器u2的vin-端经电阻r7与mos管q1的源极连接，mos管q1的漏极与开关u3的no端连接，开关u3的in端与控制电路连接，开关u3的com端与vtest端连接。
6.作为优选，所述采样电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c13和ad采样芯片u4，vtest端经电阻r10和电阻r11与ad采样芯片u4的ainp端连接，
ad采样芯片u4的ainp端经电容c2接地，ad采样芯片u4的refin端经电容c1接地，ad采样芯片u4的gnd端和ainn端均接地，ad采样芯片u4的refout端与refin端连接，ad采样芯片u4的vdd端经电容c13接地，ad采样芯片u4的vdd端与直流电源vcc连接，ad采样芯片u4的drdy#dout端经电阻r12输出检测信号dout至控制电路，控制电路的时钟信号sclk端经电阻r13与ad采样芯片u4的sclk端连接。
7.作为优选，所述开关电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r27、mos管q2、mos管q3和三极管q13，mos管q2的源极与vtest端连接，mos管q2的漏极与mos管q3的漏极连接，mos管q3的源极与直流电源vcc连接，mos管q2和mos管q3的栅极均通过电阻r18与三极管q13的集电极连接，直流电源vcc经电阻r17和电阻r18与三极管q13的集电极连接，三极管q13的发射极接地，三极管q13的基极通过电阻r27接地，三极管q13的基极通过电阻r19与控制电路的out-ena信号端连接。
8.一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，使用如前述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，包括以下步骤：获取主控板静态功耗，调整恒流源电路使恒流电流与主控板静态功耗相符；所述控制电路关闭恒流源电路使能端，并打开开关电路，使直流电源vcc直接为主控板供电，此时超级电容处于充电状态；周期性采集采样电路检测到的vtest端电压，当vtest端电压达到预设电压值时，所述控制电路控制开关电路断开；所述控制电路打开恒流源电路使能端；等待预设时长后读取采样电路采集到的vtest端电压，若vtest端电压变化小于预设阈值，则判定主控板静态电流正常，反之，若vtest端电压变化不小于预设阈值，则判定主控板静态电流异常。
9.作为优选，调整恒流源电路使恒流电流与主控板静态功耗相符的方法为：调整恒流源电路输出的恒流电流值，使恒流电流值与供电电压的乘积和主控板静态功耗的差值小于预设阈值，即判定恒流电流与主控板静态功耗相符。
10.作为优选，所述预设电压值低于直流电源vcc电压且高于主控板最低工作电压。
11.作为优选，所述快速检验含超级电容主控板静态电流的方法还包括步骤：根据vtest端电压变化值和超级电容放电曲线，计算超级电容放电电荷量，根据预设的超级电容放电电荷量划分区间及异常等级，获得主控板静态电流异常等级。
12.本发明的有益技术效果包括：采用恒流源电路提供相当于正常情况下主控板的静态功耗的电流，通过检测超级电容的电压变化幅度，判断主控板静态功耗是否正常，不需要等待超级电容完成充电，显著的加快了主控板静态功耗检验的效率。
13.本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
14.下面结合附图对本发明做进一步的说明：图1为本发明实施例快速检验含超级电容主控板静态电流的电路原理图。
15.图2为本发明实施例开关电路的电路原理图。
16.图3为本发明实施例采样电路的电路原理图。
17.图4为本发明实施例恒流源电路的电路原理图。
18.图5为本发明实施例快速检验含超级电容主控板静态电流的方法流程示意图。
19.图6为本发明实施例超级电容电压与电荷量关系示意图。
20.其中：10、控制电路，20、采样电路，30、恒流源电路，40、开关电路，50、vtest端。
具体实施方式
21.下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
22.在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，请参阅附图1，包括控制电路10、采样电路20、恒流源电路30和开关电路40，主控板正极供电端作为vtest端50，采样电路20对vtest端50电压进行采样，恒流源电路30的输出端与vtest端50连接，vtest端50通过开关电路40与直流电源vcc连接，采样电路20输出端、恒流源电路30使能端和开关电路40控制端均与控制电路10连接。
24.请参阅附图2，开关电路40包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r27、mos管q2、mos管q3和三极管q13，mos管q2的源极与vtest端50连接，mos管q2的漏极与mos管q3的漏极连接，mos管q3的源极与直流电源vcc连接，mos管q2和mos管q3的栅极均通过电阻r18与三极管q13的集电极连接，直流电源vcc经电阻r17和电阻r18与三极管q13的集电极连接，三极管q13的发射极接地，三极管q13的基极通过电阻r27接地，三极管q13的基极通过电阻r19与控制电路10的out-ena信号端连接。
25.请参阅附图3，采样电路20包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c13和ad采样芯片u4，vtest端50经电阻r10和电阻r11与ad采样芯片u4的ainp端连接，ad采样芯片u4的ainp端经电容c2接地，ad采样芯片u4的refin端经电容c1接地，ad采样芯片u4的gnd端和ainn端均接地，ad采样芯片u4的refout端与refin端连接，ad采样芯片u4的vdd端经电容c13接地，ad采样芯片u4的vdd端与直流电源vcc连接，ad采样芯片u4的drdy#dout端经电阻r12输出检测信号dout至控制电路10，控制电路10的时钟信号sclk端经电阻r13与ad采样芯片u4的sclk端连接。使用ad采样芯片u4对主控板的电压进行采样，由vtest端50将主控板的电压引出。
26.请参阅附图4，恒流源电路30包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、运算放大器u1、运算放大器u2、开关u3、三极管q5和mos管q1，直流电源vcc经过电阻r1和电阻r2分压后连接到运算放大器u1的vin+端，运算放大器u1及运输放大器u2的vdd端均与直流电源vcc连接，运算放大器u1的vout端与三极管q5的基极连接，三极管q5的发射极经电阻r4接地，运输放大器u1的vin-端经电阻r3与三极管q5发射极连接，三极管q5集电极经电阻r6与直流电源vcc连接，三极管q5集电极与运算放大器u2的vin+端连接，运算放大器u2的vout端与mos管q1栅极连接，mos管q1源极经电阻r8与直流电源vcc连接，运算放大器u2的vin-端经电阻r7与mos管q1的源极连接，mos管q1的漏极与开关u3的no
端连接，开关u3的in端与控制电路10连接，开关u3的com端与vtest端50连接。
27.本实施例中，主控板的供电电压为5v，恒流源电路30采用运放恒流源电路30进行电流恒流输出。5v直流电压输入经电阻r1和电阻r2分压后，对运算放大器u1的vin+脚输出2v电压，运算放大器u1输出高电平至三极管q5的基极，三极管q5集电极和发射极导通，经电阻r3输入到运算放大器u1的vin-脚进行负反馈。运算放大器u1输出端vout电压会不断上升至输入电压，从而形成虚短，此时输出电压稳定在2v，所以电阻r4上的电压为2v。设置电阻r4的阻值，使电阻r4上电流为20ua。根据三极管射级跟随显现，此时电阻r6上的电流也为20ua。选取电阻r6的阻值，使电阻r6上的压降为0.2v，则对运算放大器u2的vin+脚输入4.8v电压。同理上述负反馈和虚短，mos管q1的源级和栅极电压为4.8v，此时电阻r8上的电压为0.2v，电阻r8的电流为20ua。该电路可通过控制电阻r4、电阻r6和电阻r8的阻值，实现控制恒流源电路30输出的电流大小。
28.使用本实施例提供的快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，进行检验的流程为：检验开始前，确定待测主控板静态功耗，主控板静态功耗由厂家或者设计方提供。调整恒流源的输出电流，使恒流电流与电压的乘积与主控板静态功耗相符，比如相等或者相差小于阈值。
29.首先控制电路10的out-enb端输出低电平，使开关u3断开，从而使得恒流源电路30与主控板断开。将控制电路10的out-ena端拉高，打开三极管q13，进而打开mos管q2和mos管q3，直流电源vcc对主控板进行5v供电。此时超级电容在充电，主控板电压从0开始上升，采样芯片u4不断通过vtest端50对主控板电压进行采样。当主控板电压上升至4v左右时，控制电路10的out-ena端拉低，关闭三极管q13，使mos管q2和mos管q3截止，同时拉高out-enb端，将恒流源电路30接入主控板。此时，整个电路板输入电流为恒流源电路30给出的电流，消耗电流为静态功耗电流。如果实际静态功耗电流和恒流源电路30输入电流接近，根据超级电容充电电压曲线，如图6所示，可知，此时超级电容的电压将不变或者产生较小的变动。如果静态功耗偏大，则超级电容电量将出现较多的下降。如果静态功耗偏小，则超级电容电量将出现较多的上升。通过vtest端50即可采集到超级电容的电压。若超级电容的电压变化幅度在预设幅度阈值内，则判定主控板静态功耗正常，反之，则判定主控板静态功耗异常。
30.一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，使用如前述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，请参阅附图5，包括以下步骤：步骤a01）获取主控板静态功耗，调整恒流源电路30使恒流电流与主控板静态功耗相符；步骤a02）控制电路10关闭恒流源电路30使能端，并打开开关电路40，使直流电源vcc直接为主控板供电，此时超级电容处于充电状态；步骤a03）周期性采集采样电路20检测到的vtest端50电压，当vtest端50电压达到预设电压值时，控制电路10控制开关电路40断开；步骤a04）控制电路10打开恒流源电路30使能端；步骤a05）等待预设时长后读取采样电路20采集到的vtest端50电压，若vtest端50电压变化小于预设阈值，则判定主控板静态电流正常，反之，若vtest端50电压变化不小于预设阈值，则判定主控板静态电流异常。
31.调整恒流源电路30使恒流电流与主控板静态功耗相符的方法为：调整恒流源电路
30输出的恒流电流值，使恒流电流值与供电电压的乘积和主控板静态功耗的差值小于预设阈值，即判定恒流电流与主控板静态功耗相符。
32.预设电压值低于直流电源vcc电压且高于主控板最低工作电压。本实施例中主控板采用5v供电，预设电压设置为4v
±
0.5v即可。
33.快速检验含超级电容主控板静态电流的方法还包括步骤：根据vtest端50电压变化值和超级电容放电曲线，计算超级电容放电电荷量，根据预设的超级电容放电电荷量划分区间及异常等级，获得主控板静态电流异常等级。
34.本实施例的有益技术效果包括：采用恒流源电路30提供相当于正常情况下主控板的静态功耗的电流，通过检测超级电容的电压变化幅度，判断主控板静态功耗是否正常，不需要等待超级电容完成充电，显著的加快了主控板静态功耗检验的效率。
35.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
技术特征：
1.一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，其特征在于，包括控制电路、采样电路、恒流源电路和开关电路，所述主控板正极供电端作为vtest端，所述采样电路对vtest端电压进行采样，所述恒流源电路的输出端与vtest端连接，所述vtest端通过开关电路与直流电源vcc连接，所述采样电路输出端、恒流源电路使能端和开关电路控制端均与控制电路连接。2.根据权利要求1所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，其特征在于，所述恒流源电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、运算放大器u1、运算放大器u2、开关u3、三极管q5和mos管q1，直流电源vcc经过电阻r1和电阻r2分压后连接到运算放大器u1的vin+端，运算放大器u1及运输放大器u2的vdd端均与直流电源vcc连接，运算放大器u1的vout端与三极管q5的基极连接，三极管q5的发射极经电阻r4接地，运输放大器u1的vin-端经电阻r3与三极管q5发射极连接，三极管q5集电极经电阻r6与直流电源vcc连接，三极管q5集电极与运算放大器u2的vin+端连接，运算放大器u2的vout端与mos管q1栅极连接，mos管q1源极经电阻r8与直流电源vcc连接，运算放大器u2的vin-端经电阻r7与mos管q1的源极连接，mos管q1的漏极与开关u3的no端连接，开关u3的in端与控制电路连接，开关u3的com端与vtest端连接。3.根据权利要求1所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，其特征在于，所述采样电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c13和ad采样芯片u4，vtest端经电阻r10和电阻r11与ad采样芯片u4的ainp端连接，ad采样芯片u4的ainp端经电容c2接地，ad采样芯片u4的refin端经电容c1接地，ad采样芯片u4的gnd端和ainn端均接地，ad采样芯片u4的refout端与refin端连接，ad采样芯片u4的vdd端经电容c13接地，ad采样芯片u4的vdd端与直流电源vcc连接，ad采样芯片u4的drdy#dout端经电阻r12输出检测信号dout至控制电路，控制电路的时钟信号sclk端经电阻r13与ad采样芯片u4的sclk端连接。4.根据权利要求1所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，其特征在于，所述开关电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r27、mos管q2、mos管q3和三极管q13，mos管q2的源极与vtest端连接，mos管q2的漏极与mos管q3的漏极连接，mos管q3的源极与直流电源vcc连接，mos管q2和mos管q3的栅极均通过电阻r18与三极管q13的集电极连接，直流电源vcc经电阻r17和电阻r18与三极管q13的集电极连接，三极管q13的发射极接地，三极管q13的基极通过电阻r27接地，三极管q13的基极通过电阻r19与控制电路的out-ena信号端连接。5.一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，使用如权利要求1至4任一项所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路，其特征在于，包括以下步骤：获取主控板静态功耗，调整恒流源电路使恒流电流与主控板静态功耗相符；所述控制电路关闭恒流源电路使能端，并打开开关电路，使直流电源vcc直接为主控板供电，此时超级电容处于充电状态；
周期性采集采样电路检测到的vtest端电压，当vtest端电压达到预设电压值时，所述控制电路控制开关电路断开；所述控制电路打开恒流源电路使能端；等待预设时长后读取采样电路采集到的vtest端电压，若vtest端电压变化小于预设阈值，则判定主控板静态电流正常，反之，若vtest端电压变化不小于预设阈值，则判定主控板静态电流异常。6.根据权利要求5所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，其特征在于，调整恒流源电路使恒流电流与主控板静态功耗相符的方法为：调整恒流源电路输出的恒流电流值，使恒流电流值与供电电压的乘积和主控板静态功耗的差值小于预设阈值，即判定恒流电流与主控板静态功耗相符。7.根据权利要求5所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，其特征在于，所述预设电压值低于直流电源vcc电压且高于主控板最低工作电压。8.根据权利要求5所述的一种快速检验含超级电容主控板静态电流的方法，其特征在于，所述快速检验含超级电容主控板静态电流的方法还包括步骤：根据vtest端电压变化值和超级电容放电曲线，计算超级电容放电电荷量，根据预设的超级电容放电电荷量划分区间及异常等级，获得主控板静态电流异常等级。
技术总结
本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种快速检验含超级电容主控板静态电流的电路及方法，电路包括包括控制电路、采样电路、恒流源电路和开关电路，主控板正极供电端作为Vtest端，采样电路对Vtest端电压进行采样，恒流源电路的输出端与Vtest端连接，Vtest端通过开关电路与直流电源Vcc连接，采样电路输出端、恒流源电路使能端和开关电路控制端均与控制电路连接。本发明的有益技术效果包括：采用恒流源电路提供相当于正常情况下主控板的静态功耗的电流，通过检测超级电容的电压变化幅度，判断主控板静态功耗是否正常，不需要等待超级电容完成充电，显著的加快了主控板静态功耗检验的效率。耗检验的效率。耗检验的效率。
技术研发人员：
林扬宣 金永利
受保护的技术使用者：
浙江威星智能仪表股份有限公司
技术研发日：
2022.08.04
技术公布日：
2022/11/22
