深度探析无线充电解决方案

无线充电是目前新兴的充电技术，但在目前研发测试中存在很多难点，其中功率效率尤为困难，本文总结目前在多家企业、高校、研究院测试时遇到的问题以及解决方案，希望帮助行业解决问题，推动行业发展。

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无线充电方法种类

无线充电的方法根据其原理的不同可分为四种，电磁感应式，磁共振式，无线电波式，电场耦合式。

1. 电磁感应式

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，特点是传输距离短、使用位置相对固定，但是能量效率较高、技术简单，很适合作为无线充电技术使用。。

2. 磁场共振式

由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，可以用于远距离充电，充电距离可达上千米。

3.无线电波式

其使用类似于wifi，使用2.45GHz的电波发生装置传送电力，发送装置与微波炉使用的“磁控管”基本相同。传送的微波也是交流电波，可用天线在不同方向接收，用整流电路转换成直流电为汽车电池充电，主要存在的问题是效率过低。

4.电场耦合式

其原理是电感耦合，当两个距离较近的线圈被磁化后，产生磁场，另一个线圈感应到磁场后产生磁感应电流，其优势是可以将装置体积做小，嵌入到产品中，同时也解决了温升问题，目前研究者较少。

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原理及测试难点

目前主流的无线充电方法仍然是电磁感应式，其研究最早，最深，研究者也最多，标准也在逐步普及，形成了发射和接收端两大产业链，无线充电行业正在蓬勃发展，但是目前测试方面，由于无线充电采用频率较高，例如，汽车无线充电目前普遍采用85KHz，所以其测试难点在于功耗，效率测试，如下图，一般要求测试的是DC-DC端效率和发射与接收端的AC-AC效率，DC-DC端很容易测试，难点在于AC-AC端的效率测试。

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仪器带宽精度

目前无线充电的效率提升比较困难，效率的提升都是千分之级别计算，所以要求测试仪器精度较高，其次无线充电频率高，所以普通功测试仪器带宽无法满足，能够进行功耗测试的仪器较少，必须使用高带宽，高精度的功率分析仪进行测试，目前实测效果较好的是致远电子的PA8000功率分析仪，精度最高可达0.01%，带宽高达5MHz。

（http://www.zlg.cn/pa/pa/index.html）

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仪器延时

高频段的延时对效率的影响非常大，实际测试时，ns的延时就可能会造成效率误差在1%级别，所以测试对于仪器通道延时要求极高，目前功耗分析仪器均无法将延时控制在ps级别，PA8000功率分析仪可以针对于无线充电频段做专门的延时校准，将延时数据输入到仪器内，保证无线充电测试时间相位的精度。

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传感器要求

对于手机无线充电，电流较低，部分功率测试仪器可以满足直接输入，不需要用到传感器，但是对于汽车无线充电，充电模块的功率范围较大，从几千瓦，到几十千瓦，特殊的大功率充电对象可达几百千瓦，甚至兆瓦级别，单独模块的电流可达到几百安培甚至上千安培，其次，传感器本身也会引入延时，霍尔传感器本身精度虽然高，但是其延时较大，很难直接应用。而罗氏线圈本身电流测试范围大，延时小，是目前进行无线充电测试比较好的解决方案。

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通道要求

在上文中提到，大功率无线充电方案需要提高电流。另外一种方法是多个模块级联，这就要求测试通道非常多，例如6组模块级联，就需要6个通道测试输入，1个通道测试输出，需要功率通道7个，普通测试仪器无法满足如此复杂得并联计算，若通道高于7个，目前市面上单台仪器基本不能满足需求。目前测试方法是通过PA8000进行并机级联来实现多组模块并联的大功率无线充电测试。

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谐振电容电压测试

无线充电中逆变器/整流器与发射/输出线圈之间，通常会有谐振电容，有时需要测试谐振电容上的损耗，通过谐振电容，电压通常会达到上千伏，目前市面上的功率分析仪直接输入电压一般在600V或者1000V左右，致远电子PA8000功率分析仪直接输入电压1500V，若是谐振电压再高，就需要用电压传感器，目前暂无延时较小的电压传感器，解决方法是专门对电压传感器做延时标定，将延时数值输入到PA8000功率分析仪进行手动校正。

对于无线充电测试，致远电子拥有丰富的经验，可靠的解决方案，并可提供样机测试演示。