无线充电系统的线圈测试方案

出处:antaiceshi 发布于:2022-05-13 16:12:45

    智能终端上不断增加新功能,电池寿命成为用户头痛的问题之一。相比便携式电源和电缆供电而言,无线充电技术因其方便性和多功能性获得了很大的关注,从而成为市场解决方案之一。作为无线充电技术中一种的应用,无线设备由于操作时间长,因而需要提供更好的充电性能。

    本指南对Keysight E4980A/AL 精密 LCR 表如何表征无线充电系统中常用的组件——线圈进行了说明。

    无线充电系统的线圈

    当今在用的无线充电标准不只一种,但它们有一个共同的特点,就是一般都采用线圈 ( 或基于线圈的共振器 ) 来产生电磁场,以及进行能量传输。典型的无线充电系统由两部分组成:发射单元和接收单元,功率和能量传输可以通过电感耦合,在发射机和接收机之间实现(图 2)。通常情况下,发射线圈和驱动电路安装在充电座上,而接收线圈和相关电路则内置于需要充电的装置内,如智能电话等。功率传输效率是无线充电系统的关键指标。这个指标受许多因素影响,比如线圈之间的距离,电感寄生,线圈如何排列等。对单一的线圈而言,在大多数情况下,设计阶段需要的损耗(低 DCR)和寄生(高 Q)。发射机和接收机线圈的典型测试参数为 Ls(串联电感),Rs(串联电阻)和 DCR(直流电阻)。基于 WPC 标准的线圈测试频率通常低于 1MHz。

    E4980A/AL 精密 LCR 表是高达 2 MHz 的元器件的测量行业的标准解决方案。该仪表因其高度和可重复的测量、宽阻抗范围和高测量速度而广受元器件制造市场的青睐。

    图 2. 无线充电系统

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    高精度的标准 DCR 测量

    发射机线圈和接收机线圈的 直流电阻会直接影响能量传输的电阻损耗,因此需要低 DCR(通常低到毫欧级)来确保高功率传输效率。

    DCR (直流电阻) 测量是E4980A/AL 精密 LCR 表的标配功能。 E4980A/AL 能非常地测量低到毫欧级的 DCR 值。同时, E4980A/AL 支持低接触电阻夹具,如 16047E 和夹具补偿功能。如果线圈的 DCR 是 100 毫欧,E4980A/AL 的 DCR 精度可达 5%,意味着真值在大约 95 毫欧到 105 毫欧之间。这种精度是非常高的,因为基于自动平衡电桥法的LCR 表测量低 DCR 的难度很大。

    宽阻抗范围用于测量电感和稳定的小 ESR

    发射机和接收机线圈的电感通常在微亨 μH 范围,测试在几十千赫兹的频率范围内进行。因此,阻抗范围从几毫欧到几欧。E4980A/AL LCR 表具有优异的宽阻抗范围性能,在 4 毫欧到 100 毫欧之间可保持 10% 以内 的精度(图 2),特别适合于无线充电系统线圈的测量。

    电感的等效串联电阻(ESR)也需小而稳定,以满足低功耗要求。 E4980A/AL 为 ESR 测量提供了出色的测量稳定性(图 3)。

    频率 赫兹

 

    图 2. 10% 阻抗测量精度范围(测试信号 1Vrms,MED 模式,电缆 0 米)

       图 3. 低阻抗评估(E4980A, 1 毫欧 100K 赫兹 )

    快速测量,提高产品良率

    制造业主要关心的是提高产量,降低测试成本。E4980A/AL 具有快速测量功能,提高了设计和制造的测量效率。E4980A 的测量速度如下:

    短(SHORT)模式下,1 兆赫兹每点 5.6 毫秒

    中(MED)模式下,1 兆赫兹每点 88 毫秒

    长(LONG)模式下,1 兆赫兹每点 220 毫秒

    大量测试夹具满足测试需求

    E4980A/AL LCR表可搭配二十多种夹具,来满足从材料到 SMD 元器件的各种评估需求。16047 系列引线式夹具是测量低 DCR 和 ESR 引线式线圈的夹具。此外,E4980A/AL 内置的补偿功能限度地减少了测试夹具的影响。


关键词:无线充电

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