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深度解析無線充電解決方案

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:cc ? 2019-01-11 15:29 ? 次閱讀

無線充電是目前新興的充電技術,但在目前研發測試中存在很多難點,其中功率效率尤為困難,本文總結目前在多家企業、高校、研究院測試時遇到的問題以及解決方案,希望幫助行業解決問題,推動行業發展。

01

無線充電方法種類

無線充電的方法根據其原理的不同可分為四種,電磁感應式,磁共振式,無線電波式,電場耦合式。

1. 電磁感應式

初級線圈一定頻率的交流電,通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉移到接收端。目前最為常見的充電解決方案就采用了電磁感應,特點是傳輸距離短、使用位置相對固定,但是能量效率較高、技術簡單,很適合作為無線充電技術使用。。

2. 磁場共振式

由能量發送裝置,和能量接收裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率,或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,是目前正在研究的一種技術,可以用于遠距離充電,充電距離可達上千米。

3.無線電波式

其使用類似于wifi,使用2.45GHz的電波發生裝置傳送電力,發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.電場耦合式

其原理是電感耦合,當兩個距離較近的線圈被磁化后,產生磁場,另一個線圈感應到磁場后產生磁感應電流,其優勢是可以將裝置體積做小,嵌入到產品中,同時也解決了溫升問題,目前研究者較少。

02

原理及測試難點

目前主流的無線充電方法仍然是電磁感應式,其研究最早,最深,研究者也最多,標準也在逐步普及,形成了發射和接收端兩大產業鏈,無線充電行業正在蓬勃發展,但是目前測試方面,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,所以其測試難點在于功耗,效率測試,如下圖,一般要求測試的是DC-DC端效率和發射與接收端的AC-AC效率,DC-DC端很容易測試,難點在于AC-AC端的效率測試。

03

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別計算,所以要求測試儀器精度較高,其次無線充電頻率高,所以普通功測試儀器帶寬無法滿足,能夠進行功耗測試的儀器較少,必須使用高帶寬,高精度的功率分析儀進行測試,目前實測效果較好的是致遠電子的PA8000功率分析儀,精度最高可達0.01%,帶寬高達5MHz。

(http://www.zlg.cn/pa/pa/index.html)

04

儀器延時

高頻段的延時對效率的影響非常大,實際測試時,ns的延時就可能會造成效率誤差在1%級別,所以測試對于儀器通道延時要求極高,目前功耗分析儀器均無法將延時控制在ps級別,PA8000功率分析儀可以針對于無線充電頻段做專門的延時校準,將延時數據輸入到儀器內,保證無線充電測試時間相位的精度。

05

傳感器要求

對于手機無線充電,電流較低,部分功率測試儀器可以滿足直接輸入,不需要用到傳感器,但是對于汽車無線充電,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象可達幾百千瓦,甚至兆瓦級別,單獨模塊的電流可達到幾百安培甚至上千安培,其次,傳感器本身也會引入延時,霍爾傳感器本身精度雖然高,但是其延時較大,很難直接應用。而羅氏線圈本身電流測試范圍大,延時小,是目前進行無線充電測試比較好的解決方案。

06

通道要求

在上文中提到,大功率無線充電方案需要提高電流。另外一種方法是多個模塊級聯,這就要求測試通道非常多,例如6組模塊級聯,就需要6個通道測試輸入,1個通道測試輸出,需要功率通道7個,普通測試儀器無法滿足如此復雜得并聯計算,若通道高于7個,目前市面上單臺儀器基本不能滿足需求。目前測試方法是通過PA8000進行并機級聯來實現多組模塊并聯的大功率無線充電測試。

07

諧振電容電壓測試

無線充電中逆變器/整流器與發射/輸出線圈之間,通常會有諧振電容,有時需要測試諧振電容上的損耗,通過諧振電容,電壓通常會達到上千伏,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,目前暫無延時較小的電壓傳感器,解決方法是專門對電壓傳感器做延時標定,將延時數值輸入到PA8000功率分析儀進行手動校正。

對于無線充電測試,致遠電子擁有豐富的經驗,可靠的解決方案,并可提供樣機測試演示,如有需要,歡迎隨時聯系當地銷售,我們將全程提供最優質的服務。

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原文標題:干貨!無線充電解決方案深度解析

文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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