无线充电带来的测试挑战

三维仿真
通过三维仿真了解负载阻抗的相关性
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阻抗匹配测量
通过S11测试得到史密斯圆图(R, X)和谐振频率
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功率放大器（1 dB压缩点）
- 功率放大器的线性工作区域和非线性工作区域 - 1 dB压缩点 – 增益下降1 dB时的输入信号值
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功率放大器（AM-to-PM）
- 网络仪激励源提供的测量信 号
- 网络仪R和T接收机端口分别 测量施加电路两侧的交流电 压
- 两个测量结果进行比值计算 得到最终的测量结果
测量DC-DC 变换器的输出阻抗
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线圈测试
线圈的LC 谐振电路会 直接影响功率传输效 率，因此需要测量线 圈的阻抗、电感、电 容和Q 因子
被测件指标举例: Ls = 9.5 - 10.2 uH Rs = 595 - 640 mOhm @ 128 kHz
E5061B 矢量网络分析仪
端口1
被测件
端口2
- 基于ENA系列矢量网络分 析仪的无线充电测量软件
–分析 WPT 系统的实时电压、 电流和功率传输效率
– 用户自定义任意负载阻抗， 来仿真连接电池后的功率 传输效率
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实时测量无线充电效率
通过S参数测量来分析电压， 电流和功率传输效率
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- 在非线性区域，输出信号的相位随着输入信号 幅度变化
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高增益大功率功放
标准2端口测试配置 直接接入接收机配置
S11
S12
S11
S12
S22
S22
S21Hale Waihona Puke Baidu
S21
前置放大器输出直接接入接收机，可消除前 置放大器温度漂移的影响，提高测量精度
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DC-DC测试方案
测量DC-DC 变换器的反馈环路 特征
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高精度的 DCR 测量
发射机线圈和接收机 线圈的 直流电阻会 带来能量传输的电阻 损耗，因此需要更低 的 DCR（通常低到 毫欧级）来确保更高 的功率传输效率。
E4980A/AL 精密LCR表
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高精度的电感测量
无线充电线圈的典型 阻抗范围和频率范围
在几十到数百kHz的频率 范围， E4980A/AL LCR 表具有优异的宽阻抗范围 性能，可保持 10% 以内 的精度
• 多个发射装置可协同工作，提供更大充电范围
• Energous是AFA成员
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磁感应/磁共振无线充电设备
功率发射端 (Tx)
逆变 器
放大 器
匹配 电路
发射 线圈
接收 线圈
整流器, 直流-直流
负载
功率接收端 (Rx)
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需要做哪些测试？
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测试需求总结
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无线充电系统测试
E4980A/E4980AL 精密LCR表
E4982A精密LCR表
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数量 (百万台)
Apple Watch Samsung Galaxy
S6
x 4 from 2015
–无线充电市场的收入在2017年和2018年 将快速增长
–全球的无线充电设备数量将在2018年增 长到近10亿台，超出2015年4倍以上！
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无线充电技术一览
无线充电
非辐射式 (近场)
辐射式 (远场)
磁感应
磁感应
80 ~ 300 kHz
205 ~ 300 KHz
带内负载调制
15 W (低) 120 W (中) 2 kW (高)
带内负载调制 5W
5 mm
单一设备
244
105
磁共振 6.78 MHz
蓝牙
70 W
50 mm 多设备
• PMA & A4WP 于2015年合并为Airfuel Alliance (AFA) • WPC 现在正开发基于磁共振技术的标准 • AFA成员Energous发布了基于射频的无线充电技术
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WattUp – 射频无线充电
概述 • 基于射频和智能天线的技术，在一定距离上能 提供真正的自由充电空间 • 无需内置充电线圈，让你的设备更小巧
频率 • 5.75 - 5.85 GHz • 其他频段正在考虑中 (6 GHz以内)
传输功率 • 5W-15W内多个等级 传输距离 • 充电半径高达15英尺（4.5米） 应用场景 • 可同时用一个发射装置给多个设备充电
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稳定测量电感的等效串联电阻 (ESR)
为了满足低功耗 要求，线圈电感 的等效串联电阻 （ESR）也要尽 量低和稳定。
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专为产线测试设计
E4980A/AL提供三种测试模式：
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专为产线测试设计
是德提供大量测试夹具
- E4980A/AL 可搭配二十 多种夹具
- 16047 系列引线式夹具 是测量低 DCR 和 ESR引 线式线圈的最佳夹具
无线充电带来的测试 Keysight Technologies
挑战
是德科技
Agenda
–无线充电技术概述 –无线充电设备的组成 –无线充电设备需要做哪些测试？ –测试方案总结
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无线充电时代已经到来
❖应用场景
❖设备种类
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无线充电市场概述
收入 (Rev. $十亿)
x >3 from 2015
磁感应 磁共振 电容性
射频/ 微波
激光
• 磁感应或者磁共振技术应用最广泛 • 磁共振传输效率略低一些，但用户体验更好 • 功率传输效率是一个关键指标 • 基于射频的无线充电技术应用场景比较有吸引力
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无线充电的两大标准组织
标准组织
技术 频率 通信方式
最大传输功率
传输距离 同时充电 当前成员数量
- 内置的补偿功能
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如何选择LCR表？
测试范围 测试速度 精度
无线充电线 圈的典型阻 抗范围和频 率范围
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无线充电测试方案总结
频率 研发
磁感应 100 ~ 300 kHz
磁共振 6.78 MHz
生产
E5061B-3L5 低频-射频网络分析仪
E5072A网络分析仪 大功率测试