一、無線充電技術(shù)市場背景

無線充電手機(jī)市場國外發(fā)展還不錯(cuò)，國內(nèi)稍微晚一點(diǎn)，迄今為止有60幾款手機(jī)支持無線充電。

國外手機(jī)廠商諾基亞自從推出Lumia 920支持無線充電后，后續(xù)的手機(jī)基本支持無線充電功能；谷歌的手機(jī)基本都支持無線充電，如Nexus4、Nexus5等；三星的手機(jī)預(yù)留了接收線圈的觸點(diǎn)；蘋果手機(jī)已支持無線充電。而國內(nèi)手機(jī)廠商中興和TCL已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)的無線充電手機(jī)，各大國產(chǎn)品牌華為、魅族、小米、TCL、vivo、OPPO、聯(lián)想等都在研發(fā)或開始研發(fā)相關(guān)無線充電手機(jī)。

由于高通及MTK手機(jī)主芯片廠商集成了無線充電功能，后續(xù)國內(nèi)的手機(jī)可能基本支持無線充電，無線充電功能將成為手機(jī)的標(biāo)配。

與無線充電手機(jī)相對應(yīng)，無線充電器、無線充電寶這些也在同步設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)中，像小米、三星等已發(fā)布相應(yīng)的產(chǎn)品。另外，在智能小家電以及穿戴類設(shè)備等消費(fèi)電子領(lǐng)域，無線充電在充電便捷性、空間利用率、減小安全隱患、延長設(shè)備使用壽命等方面的優(yōu)勢也讓無線充電技術(shù)廣受追捧。

伴隨著蘋果、三星等手機(jī)廠商的主力推進(jìn)無線充電功能，無線充電技術(shù)加快了普及速度，逐步從智能手機(jī)向可穿戴智能硬件、智能家居、醫(yī)療設(shè)備等多方面滲透，帶動(dòng)行業(yè)整體發(fā)展。

二、充電方式及原理

目前市面上主流的無線充電方式有電磁感應(yīng)、磁共振和電磁輻射。其中，手機(jī)等消費(fèi)類電子一般采用電磁感應(yīng)技術(shù)。無線充電一般都采用線圈（或基于線圈的共振器）來產(chǎn)生電磁場，以及進(jìn)行能量傳輸。

1、電磁感應(yīng)式

電磁感應(yīng)（Electromagnetic induction）是指放在變化磁通量中的導(dǎo)體，會產(chǎn)生電動(dòng)勢。此電動(dòng)勢稱為感應(yīng)電動(dòng)勢或感生電動(dòng)勢，若將此導(dǎo)體閉合成一回路，則該電動(dòng)勢會驅(qū)使電子流動(dòng)，形成感應(yīng)電流。

初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(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)。

Qi標(biāo)準(zhǔn)所采用的技術(shù)就是電磁感應(yīng)方式，目前市面上的消費(fèi)類電子大都采用的是這一技術(shù)。

2、 磁場共振式

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)，由麻省理工學(xué)院(MIT)物理教授Marin Soljacic帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)點(diǎn)亮了兩米外的一盞60瓦燈泡，并將其取名為WiTricity。該實(shí)驗(yàn)中使用的線圈直徑達(dá)到50cm，還無法實(shí)現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降。

3、電磁輻射式

電場和磁場的交互變化產(chǎn)生的電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄露的現(xiàn)象，叫電磁輻射。這是發(fā)展較為成熟的技術(shù)，類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。此種方式只需一個(gè)安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型"接收器。

三、無線充電系統(tǒng)概述

典型的無線充電系統(tǒng)由兩部分組成：發(fā)射單元和接收單元，功率和能量傳輸可以通過電感耦合，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間實(shí)現(xiàn)。

其原理是在功率發(fā)射機(jī)模塊中，先由功率放大器將功率放大，然后以無線方式傳輸?shù)浇邮諜C(jī)模塊。功率放大器和發(fā)射機(jī)線圈/諧振器之間插入了匹配電路用于阻抗匹配，以便更有效地傳輸功率。通過發(fā)射機(jī)線圈/諧振器產(chǎn)生的磁場進(jìn)行無線傳輸，發(fā)射機(jī)線圈/諧振器耦合在接收機(jī)線圈/諧振器上。接收機(jī)線圈/功率諧振器接收的功率會由直流-直流轉(zhuǎn)換器進(jìn)行整流，然后為負(fù)載供電或?yàn)殡姵爻潆姟?/p>

在線圈/ 諧振器耦合后，即可測量功率傳輸效率和發(fā)射機(jī)與接收機(jī)模塊之間的阻抗匹配。測量可在低功率狀態(tài)下進(jìn)行，也可在實(shí)際運(yùn)行條件（高功率）下進(jìn)行，以便評估整個(gè)系統(tǒng)的功率傳輸性能。同樣重要的是，要對WPT系統(tǒng)中使用的各個(gè)元器件進(jìn)行測試，從而確保功率傳輸?shù)姆€(wěn)定性。例如，在高功率狀態(tài)下對功率放大器進(jìn)行S-參數(shù)測量評估，以保證穩(wěn)定的功率和磁場的產(chǎn)生。匹配電路和線圈/諧振器需要進(jìn)行阻抗、電容、電感和Q因子測試以便進(jìn)行高效的功率傳輸。需要控制好環(huán)路增益性能和直流- 直流轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗，以確保功率完整性。

與通過有線線路進(jìn)行充電相比，無線充電的傳輸損耗更大。因此，WPT無線充電系統(tǒng)的效率是WPT 技術(shù)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)，在很大程度上取決于系統(tǒng)中使用的元器件的質(zhì)量。為了保證系統(tǒng)的性能和互操作性，至關(guān)重要的是測試要求并根據(jù)要求進(jìn)行測試。

因此，對WPT系統(tǒng)中使用的各個(gè)元器件進(jìn)行測試是非常重要的。

四、是德科技解決方案

對無線充電系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)/接收機(jī)線圈而言，主要進(jìn)行阻抗測試，即電感L、電阻R、電感C以及品質(zhì)因數(shù)Q，是德科技有相應(yīng)的阻抗測試儀器可供選擇。

1、E4980A/AL 精密型LCR表

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)線圈的電感通常在微亨范圍，測試在幾十千赫茲的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行。因此，阻抗范圍從幾毫歐到幾歐。E4980A/AL LCR表具有優(yōu)異的寬阻抗范圍性能，在4毫歐到 100毫歐之間可保持10%以內(nèi)的精度。另外，儀器配有內(nèi)置補(bǔ)償功能，可搭配二十多種阻抗測試夾具進(jìn)行測量。

Keysight E4980A/AL精密型LCR表是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的LCR表，能進(jìn)行高精度、可重復(fù)的高速測量，它是測試無線充電系統(tǒng)線圈的理想測量平臺。它具有的高DCR的測量精度和低ESR測量能力的直流電阻測量功能可以提升設(shè)計(jì)和制造的測試質(zhì)量和生產(chǎn)率。

對于無線充電線圈的生產(chǎn)企業(yè)，E4980A/AL LCR表操作簡單、體積小、成本低廉，非常適合線圈的生產(chǎn)線測試。

2、 E5061B-3L5網(wǎng)絡(luò)分析儀

E5061B-3L5 LF-RF網(wǎng)絡(luò)分析儀提供選件005用于阻抗分析。該選件使分析儀能夠測量電子元件（如電容、電感和諧振器）的阻抗參數(shù)。利用S-參數(shù)或增益-相位測試端口，選件005可以支持多種測量方法，如反射法、串行直通法（series-thru）和分流直通法。由于每種方法的阻抗范圍不同且都具有良好的精度，因此選件005可在極廣的阻抗范圍內(nèi)進(jìn)行WPT元器件的測試和測量。

網(wǎng)絡(luò)分析儀與阻抗分析儀能力的結(jié)合進(jìn)一步增強(qiáng)了分析儀E5061B作為通用研發(fā)工具在WPT元器件測試方面的多功能性。固件支持基本的阻抗分析功能，包括夾具補(bǔ)償和等效電路分析。直流偏置阻抗測量也可以通過E5061B-3L5提供的內(nèi)置直流偏置源進(jìn)行。并且，是德科技有各種7毫米和4端對測試夾具可供選擇。

對于無線充電企業(yè)，此方案在研發(fā)層面更為適用，涵蓋了從低頻到高頻的阻抗分析功能，可以滿足更多類型器件的阻抗測試。并且，網(wǎng)絡(luò)分析功能也可以滿足在無線充電系統(tǒng)中其他元器件的測試。

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