标签: 无线充电座

接着上一篇， 我的三星NOTE4手机尝试加装了无线充电座和与NOTE4配套的无线充电接收贴片，经过验证 可以实现无线充电了，下面我们就要实测一下这套充电座和接收贴片的一些情况。   这类产品简单吗？用起来挺简单，但，其设计并不简单，既要考虑功能实现又要考虑成本控制，设计挺巧妙的；想比较细致地测试评估它，我的切身体会是也不简单。测试测量是我们了解被测物的眼睛，借助实测，观察实际的信号，有助于深入了解这种符合 WPC 的 Qi 标准的无线充电技术的内涵，不管是对这类产品的研发或生产测试，还是针对想深入了解电子类产品的测试测量技术都是个很好的例子。   · 先测测无线充电底座的情况 我购买的这个无线充电底座上的标识写着 INPUT:DC5V/2A; OUTPUT:DC5V/1.5A, 正好可以用三星的 5V/2A 充电器为它供电。先不放上手机，在空载的情况下，我通过 DM3068 数字万用表测量一下手机充电器输出给无线充电底座的输出电流情况，发现电流波形为连续的脉冲形状，峰值有大概 145.9mA, 如图 1 所示。   图 1 ：空载时的电流波形   通过频谱分析仪可以测测此时充电板发出的无线充电信号的频谱，我把探头紧贴在充电板上，通过频谱分析仪 DSA815 测得的频谱如图 2 所示，信号的主要能量集中在低频段。其实这是无线充电板发出的 “ ping” 信号的频谱,等待着无线充电手机的靠近。 图 2 ： Ping 信号的频谱   接下来，我把探头放到距离充电板不同高度的位置，测得PING信号的频谱如图 3 所示，其中黄色轨迹为紧贴时的频谱，粉色轨迹为距离 1cm 时的频谱，蓝色轨迹为距离 3cm 时的频谱，能明显看到距离越远，信号的功率越低。当我把探头放到距离 10cm 时，几乎测不到信号，这也符合这种 “ 紧耦合 ” 的电磁感应技术的确只能近距离才能识别并进行充电的特性。     图 3 ：不同距离时的 Ping 信号的频谱   通过设置频谱分析仪，测得在不同距离时的基波信号，如图 4 所示，信号的频率是 175KHz ，功率不小，其实这是无线充电板发出的 “Ping” 信号的基波。     图 4 ：基波信号的频率和功率   也可以通过数字示波器对无线充电信号进行时域上的测试，这会获得从另一角度观察的直观结果。通过 MSO4054 测得如图 5 所示的一簇簇的波形，周期为 528ms 。其实这是无线充电板发出的 “Ping” 信号的时域波形，每帧之间相隔 400 多 ms ，不断重复地发送着，如果没有无线充电的接收端或其他金属物体接近，它的波形会保持不变。   图 5 ：无线充电信号的时域波形   捕获到一帧 Ping 信号的波形，局部展开之后看到如图 6 所示的屏幕下方的波形，测得信号的频率为 175KHz ，这与上面用频谱分析仪的测量结果一致。既不是标准的正弦波，也不是方波。 其实图1中的电流波形就是与这个波形相对应的，同步变化的，如果用示波器+电流探头测量，也会得到一个周期性变化的电流波形。     图 6 ：无线充电 ping 信号的具体时域波形   当我把手机放到了充电板上，看到充电器输出给充电板的电流值和波形立刻发生了明显变化，电流值从很小增大到 1.4A ，当我把手机在充电板上移动时，电流值也随着位置的变化而变化，最大时达到了 1.999A, 看来这个位置就是所谓的 “ 紧耦合 ” 电磁感应的最佳位置，必须要对准好位置才能实现最大充电电流的转换和充电，这个变化的过程如图 7 中的电流波形所示。   图 7 ：放在不同位置电流不一样   通过以上的这些测试，已经能够揭示了符合WPC的Qi标准的无线充电座的一些特性，当然，我们还可以进一步通过测试来揭示，下一篇接着测，看看无线充电座与手机之间是怎么聊天的， 充电贴输出给手机的充电电流是怎么变化的， 充电时总的输入 / 输出效率如何等情况。   注： 1. 若转载到其他媒体，请注明出处： EDNChina JIGONG 的博客   微测 2.我的EDNChina 微测 的所有博客文章： http://bbs.ednchina.com/blog_index.jspa?blog_id=2004572

对 于很多人来讲，最早接触到的能无线充电的产品可能是电动牙刷。近些年来，无线充电技术已经开始进入到智能手机，智能手表，电动车等领域。 您的手机支持无线充电吗？三星等一些国外品牌最近推出越来越多的新型号的手机都标配支持无线充电了，哪怕是没有标配无线充电的手机，经过加装无线充电接收模块，也照样可以实现无线充电。 所谓的无线充电接收模块是在非常薄的塑料薄膜中内置了接收线圈和电路。分为外置的通用型，也就是需要将模块的输出连接到手机的MicroUSB接口进行充电，适合于那些采用了不可拆卸电池设计的智能手机；还有内置的专用型，针对后盖可打开的不同型号的手机有不同的贴片直接连接到手机内部的触点上对电池进行充电，这样不会破坏手机的完整外观。 所谓的无线充电技术(Wireless charging technology)，源于19世纪30年代，迈克尔-法拉第发现电磁感应现象，即磁通量变化产生感应电动势，从而在电线中产生电流。尼古拉-特斯拉（Nikola Tesla） 在19世纪90年代提出了无线电力传输构想和无线输电试验，被称为无线电能传输之父。无需电导线，利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端产生交变感应信号，在接收端接收这一信号从而实现充电或电力传输。 据了解，目前在研究中的无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式，还有在研究利用超声波的。这些不同的实现方式分别适用于近程、中短程与远程电力传送。目前应用于智能手机充电的主要是前两种技术： 电磁感应式：类似于变压器，交变电流通过初级线圈，线圈产生磁场，对附近的次级线圈产生感应电动势，从而产生电流。将能量从传输端转移到接收端。频率从几十KHz 到几百KHz；传输功率几W到几千W；传输距离几毫米到几厘米；传输效率50%~90%左右；属于“紧耦合”技术，需要摆放在特定位置才能进行精确充电，不能有金属片阻挡。主要标准组织：WPC,PMA，目前已有几百家公司参与。　 图1 电磁感应式无线充电原理 磁共振式：发送端能量遇到共振频率相同的接收端，由共振效应进行电能传输。频率从百KHz 到几十MHz,；传输功率几W到几千W;传输距离几厘米到数米；传输效率50%左右；属于“松耦合”技术，不需要特定摆放位置,可同时给多个设备进行充电。主要标准组织：A4WP。PMA也已加入，将不再发展下一代的磁感应标准，而是转向磁共振的A4WP标准。据说这是无线充电未来发展的方向， 目前已有Qualcomm, Broadcom, Intel, Samsung等100多家公司参与。 目前技术最成熟、使用最普遍的还是电磁感应式，市场上支持WPC的Qi 标准的无线充电座和接收器有很多。国内外的一些机场，酒店，咖啡馆，餐厅，图书室等已经安装了无线充电装置，为人们提供“愉快”地充电方式。出于对此新技术的好奇，我也为我的三星NOTE4手机买了一套支持Qi标准的无线充电座和接收贴片，如图2所示。 图2：无线充电座和接收贴片 众多的国内手机品牌貌似还没听说哪个产品要支持无线充电；苹果手机受限于金属机身，但APPLE WATCH已经搭载上了无线充电技术；三星的NOTE5， S6等型号已经标配了无线充电功能，其实，三星一直在双旗舰系列上保留着为无线充电预留的金属触点，我的NOTE4虽然没有标配无线充电功能，但它其实是支持的，打开后盖，可以看到几个触点，如图3所示。 图3：三星NOTE4的触点 安装很简单，将那个很薄的三星NOTE4专用的无线充电接收贴片对准好那几个触点的位置，贴在手机的背面，再重新扣上手机后盖即可。把它放到无线充电座上，就能充电吗？ 一试便知，如图4所示，我把手机放到充电座的居中的位置后，等了大概2秒钟，手机屏幕上出现了“已检测到充电板，正在无线充电”的提示，同时，充电板也亮起了蓝色的LED灯，说明它们之间经过了沟通互认之后，开始了充电过程。也说明三星Note4的firmware其实已经把对无线充电的支持做进去了。     图4：三星NOTE4开始无线充电 既然通过加装无线充电贴片之后可以工作了，那么，接下来，我就要对这套无线充电的发射端和接收端进行一些测试了。请继续关注下一篇的内容。 注： 1. 若转载到其他媒体，请注明出处： EDNChina JIGONG 的博客 微测 2.我的EDNChina 微测 的所有博客文章： http://bbs.ednchina.com/blog_index.jspa?blog_id=2004572