生活中的黑科技：磁懸浮音響無線充電的測試

目前消費類電子產(chǎn)品占據(jù)了國民日常消費尤其是年輕消費群體的一大部分，雖然手機、計算機仍然是主力，但是相對應的周邊產(chǎn)品的科技升級也隨著主流市場再日益更新。比如目前比較熱門的云技術(shù)、藍牙、NFC等等，本文將著重介紹關(guān)于音箱界的新興課題：磁懸浮技術(shù)及相關(guān)測試。

磁懸浮音響簡介

目前磁懸浮音箱的“磁懸浮”部分分為三塊：藍牙信號通訊部分，物理懸浮部分以及近供電部分。藍牙是設備和音響通訊的必要部分，物理懸浮實現(xiàn)了“懸浮”這一很酷的概念，供電是音響的使能來源。

對于供電端，大家就會有疑問，“磁懸浮”表示了音響是“懸浮”在底座上部的，那如何給音響充電呢，目前開發(fā)者給出的方案是當音響電量即將用罄時，“懸浮”音響會緩慢降落到底座的插座上充電(圖一)。

圖一：磁懸浮音響

除了傳統(tǒng)的充電方式以外，現(xiàn)在還有一種還有更“酷”的充電方式----無線充電(圖一)，就是能夠讓磁懸浮音響無需和底座接觸就能實時的通過磁場能進行充電，艾德克斯作為行業(yè)領(lǐng)先的電源測試方案供應商，也將時刻關(guān)注磁懸浮音響無線供電這種新興電源的測試。

近磁場供電質(zhì)量的優(yōu)劣是決定音響音質(zhì)的重要因素

無線充電又叫近磁場供電，運用了目前非常流行的NFC技術(shù)，目前已經(jīng)逐漸應用到手機行業(yè)中，其電路組成結(jié)構(gòu)和原理是交流通過AC-DC模塊輸出直流(DC)，DC 通過目前的主流無線充電協(xié)議經(jīng)過高頻震蕩(發(fā)射端控制器)，放大器實現(xiàn)直流轉(zhuǎn)高頻磁場能，然后通過磁場線圈發(fā)送，在接收端同樣有一個線圈實現(xiàn)磁場能的接收并轉(zhuǎn)直流進行充電。和手機信號類似，磁場能發(fā)射和接收也需要遵循協(xié)議，目前常用的協(xié)議有：

Qi標準、Power Matters Alliance(PMA)標準、Alliance for Wireless Power(A4WP)標準、iNPOFi技術(shù)、Wi-Po技術(shù)

其中Qi，PMA為電磁感應技術(shù)而iNPOFi采用的是智能電傳輸無線充電技術(shù)，Wi-Po采用的是磁共振無線充電技術(shù)。對于消費類電子產(chǎn)品如磁懸浮音響來說，Qi和PMA技術(shù)最常見，硬件電路如圖二所示。

圖二 無線充電硬件電路

對于近磁場供電，或者叫無線供電來說，目前存在的最大挑戰(zhàn)和爭議在于效率和可靠性。

效率決定了充電的速度，是一個非常重要的參數(shù)，往往也是客戶通常最為關(guān)注的重要參數(shù)?？煽啃跃透鼮橹匾?，由于近磁場供電涉及了2次甚至3次的電能轉(zhuǎn)換，并且最終是DC供電，那么DC直流的一系列參數(shù)，如負載調(diào)節(jié)率、線性調(diào)節(jié)率、紋波、噪聲等參數(shù)將決定用電器件的使用過程中的穩(wěn)定性。而對于近磁場轉(zhuǎn)換電路來說，發(fā)射線圈(也就是高頻震蕩電路)的前端和接受線圈的后端(即音響供電端)的直流電氣性能尤為重要，由于目前的無線供電技術(shù)所限，效率和可靠性本身就相較于常規(guī)充電方法較低，如果在直流性能上再有折扣，那最后在效率和可靠性上面會有很大的影響，這些問題體現(xiàn)在磁懸浮音響上的話則會表現(xiàn)在音質(zhì)變差，使用壽命降低。

測試方法

對于直流電氣性能的測試方法通常為直流拉載測試，基于家用環(huán)境的AC輸入特性測試、效率測試、動態(tài)測試一系列的保護測試等，常用到的硬件電路構(gòu)造如圖三所示。

圖三 電源測試構(gòu)造

雖然是簡單的交流電源+負載的構(gòu)造，但是由于涉及到的測試項目比較多以及需要測試的相關(guān)參數(shù)比較多，對相應的測試設備也會有諸多的要求，換一句話說就是要求交流源和負載能夠模擬真實的待測物使用環(huán)境，通俗來說就是模擬正常的電網(wǎng)和輸出負載情況(在本文中就是后級的磁場轉(zhuǎn)換電路)。電源模塊完整的測試通常包含以下測試項，如圖四所示。

圖四、艾德克斯電源測試系統(tǒng)ITS9500常見電源測試項

其中有關(guān)交流輸入的測試項絕大部分，比如開關(guān)機測試、電網(wǎng)擾動模擬測試、以及電源調(diào)節(jié)率等測試都是由交流源實現(xiàn)的，有關(guān)輸出的測試項如動態(tài)測試、過載保護測試、負載調(diào)節(jié)率測試絕大部分都是由負載來完成，艾德克斯ITS9500電源測試系統(tǒng)，可以測量各類電源模塊的輸入輸出特性，將電子負載、交流源、功率計和示波器等功能整合，加上定制化上位機軟件完成自動測試和數(shù)據(jù)處理。其中面臨的挑戰(zhàn)有：

1. 精度要求

2. 模擬工況真實性的要求

3. 自動化要求

第一方面是負載和交流源的挑戰(zhàn)，第二、三方面是對通訊和軟件的挑戰(zhàn)。艾德克斯ITS9500測試系統(tǒng)整合了高精度高性能的負載和交直流電源，測試項嚴格按照國標或行規(guī)要求，測量精度遠遠高于行業(yè)標準。同時配備了示波器、功率計、DVM表和電流傳感器等硬件，軟件工況可根據(jù)待測物進行定制，保證工況模擬的真實性。

下圖為一個開關(guān)電源測試中常見的輸入輸出測試項的測試報表(由艾德克斯ITS9500電源測試系統(tǒng)生成)，對于消費電子產(chǎn)品測試來說，直觀又簡明的操作和完善的報表是對測試平臺最基本的要求，適用于產(chǎn)線上的應用，如圖五所示。

圖五：輸入輸出特性測試報表(艾德克斯ITS9500)

測試報表中包含了很多小功率電源的重要指標，如：效率、紋波、噪聲等等，如果其中的一項或者多項超過了一定的標準(在無線供電相關(guān)協(xié)議和標準中對于直流供電端有諸多要求)將會導致無線供電的質(zhì)量受到影響，而且該影響不是簡單的線性疊加。

無線充電加上磁懸浮，這個很酷的新興科技受到了業(yè)內(nèi)很高的關(guān)注度，但是新興往往意味著需要確定全新的標準，進行全新的測試。艾德克斯將會持續(xù)助力創(chuàng)新科技的道路并提供全方位支持。