無線充電測(cè)試難點(diǎn)及解決方案

無線充電是目前新興的充電技術(shù)，非接觸充電裝置不需要用電纜將設(shè)備與供電系統(tǒng)連接，便可以在多種場(chǎng)合直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行快速充電，使用電設(shè)備隨時(shí)隨地充電變?yōu)榭赡?，但在目前研發(fā)中，功率效率是最受關(guān)注的參數(shù)，但目前測(cè)試中，存在很多難點(diǎn)，本文總結(jié)目前在多家企業(yè)高校研究院所測(cè)試時(shí)遇到的難點(diǎn)以及解決方案，希望幫助行業(yè)解決問題，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

一、無線充電方法種類

無線充電的方法根據(jù)其原理的不同可分為四種，電磁感應(yīng)式，磁共振式，無線電波式，電場(chǎng)耦合式。

1.電磁感應(yīng)式

初級(jí)線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級(jí)線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。目前最為常見的充電解決方案就采用了電磁感應(yīng)，特點(diǎn)是傳輸距離短、使用位置相對(duì)固定，但是能量效率較高、技術(shù)簡(jiǎn)單，很適合作為無線充電技術(shù)使用。。

2.磁場(chǎng)共振式

由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量，是目前正在研究的一種技術(shù)，可以用于遠(yuǎn)距離充電，充電距離可達(dá)上千米。

3.無線電波式

其使用類似于wifi，使用2.45GHz的電波發(fā)生裝置傳送電力，發(fā)送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉(zhuǎn)換成直流電為汽車電池充電，主要存在的問題是效率過低。

4.電場(chǎng)耦合式

其原理是電感耦合，當(dāng)兩個(gè)距離較近的線圈被磁化后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，另一個(gè)線圈感應(yīng)到磁場(chǎng)后產(chǎn)生磁感應(yīng)電流，其優(yōu)勢(shì)是可以將裝置體積做小，嵌入到產(chǎn)品中，同時(shí)也解決了溫升問題，目前研究者較少。

二、原理及測(cè)試難點(diǎn)

目前主流的無線充電方法仍然是電磁感應(yīng)式，其研究最早，最深，研究者也最多，標(biāo)準(zhǔn)也在逐步普及，形成了發(fā)射和接收端兩大產(chǎn)業(yè)鏈，無線充電行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，但是目前測(cè)試方面，由于無線充電采用頻率較高，例如，汽車無線充電目前普遍采用85KHz，所以其測(cè)試難點(diǎn)在于功耗，效率測(cè)試，如下圖，一般要求測(cè)試的是DC-DC端效率和發(fā)射與接收端的AC-AC效率，DC-DC端很容易測(cè)試，難點(diǎn)在于AC-AC端的效率測(cè)試。

三、儀器帶寬精度

目前無線充電的效率提升比較困難，效率的提升都是千分之級(jí)別計(jì)算，所以要求測(cè)試儀器精度較高，其次無線充電頻率高，所以普通功測(cè)試儀器帶寬無法滿足，能夠進(jìn)行功耗測(cè)試的儀器較少，必須使用高帶寬，高精度的功率分析儀進(jìn)行測(cè)試，目前實(shí)測(cè)效果較好的是致遠(yuǎn)電子的PA8000功率分析儀，精度最高可達(dá)0.01%，帶寬高達(dá)5MHz。(http://www.zlg.cn/pa/pa/index.html)

四、儀器延時(shí)

高頻段的延時(shí)對(duì)效率的影響非常大，實(shí)際測(cè)試時(shí)，ns的延時(shí)就可能會(huì)造成效率誤差在1%級(jí)別，所以測(cè)試對(duì)于儀器通道延時(shí)要求極高，目前功耗分析儀器均無法將延時(shí)控制在ps級(jí)別，PA8000功率分析儀可以針對(duì)于無線充電頻段做專門的延時(shí)校準(zhǔn)，將延時(shí)數(shù)據(jù)輸入到儀器內(nèi)，保證無線充電測(cè)試時(shí)間相位的精度。

五、傳感器要求

對(duì)于手機(jī)無線充電，電流較低，部分功率測(cè)試儀器可以滿足直接輸入，不需要用到傳感器，但是對(duì)于汽車無線充電，充電模塊的功率范圍較大，從幾千瓦，到幾十千瓦，特殊的大功率充電對(duì)象可達(dá)幾百千瓦，甚至兆瓦級(jí)別，單獨(dú)模塊的電流可達(dá)到幾百安培甚至上千安培，其次，傳感器本身也會(huì)引入延時(shí)，霍爾傳感器本身精度雖然高，但是其延時(shí)較大，很難直接應(yīng)用。而羅氏線圈本身電流測(cè)試范圍大，延時(shí)小，是目前進(jìn)行無線充電測(cè)試比較好的解決方案。

六、通道要求

在3中提到，大功率無線充電方案需要提高電流。另外一種方法是多個(gè)模塊級(jí)聯(lián)，這就要求測(cè)試通道非常多，例如6組模塊級(jí)聯(lián)，就需要6個(gè)通道測(cè)試輸入，1個(gè)通道測(cè)試輸出，需要功率通道7個(gè)，普通測(cè)試儀器無法滿足如此復(fù)雜得并聯(lián)計(jì)算，若通道高于7個(gè)，目前市面上單臺(tái)儀器基本不能滿足需求。目前測(cè)試方法是通過PA8000進(jìn)行并機(jī)級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)多組模塊并聯(lián)的大功率無線充電測(cè)試。

七、諧振電容電壓測(cè)試

無線充電中逆變器/整流器與發(fā)射/輸出線圈之間，通常會(huì)有諧振電容，有時(shí)需要測(cè)試諧振電容上的損耗，通過諧振電容，電壓通常會(huì)達(dá)到上千伏，目前市面上的功率分析儀直接輸入電壓一般在600V或者1000V左右，致遠(yuǎn)電子PA8000功率分析儀直接輸入電壓1500V，若是諧振電壓再高，就需要用電壓傳感器，目前暫無延時(shí)較小的電壓傳感器，解決方法是專門對(duì)電壓傳感器做延時(shí)標(biāo)定，將延時(shí)數(shù)值輸入到PA8000功率分析儀進(jìn)行手動(dòng)校正。