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无线充电效率测试

无线充电效率测试
无线充电效率测试

“超薄柔性磁性天线组件”

无线充电效率测试

项目名称:无线充电效率测试

测试标准:WPC-QI标准

测试地点:微航无线充电实验室

测试人:周智敏

测试时间:2014年4月4日

备注:超薄柔性磁性无线充电组件,主要用于手机、平板电脑、穿戴产品中,可以内埋在塑胶外壳中注塑,这类组件由于减薄了磁片的厚度,需要优化设计,在抗金属干扰的同时,保障70%充电效率,否则会发热。行业中一直缺乏一套精确的测试方法。本实验完美解决了这一难题。

一、实验目的:

1、测试无线充电线圈效率,尤其是线圈加载了超薄磁片后的充电效率。

2、不断减薄磁片的厚度,并在磁片后面加载金属片,若能保障70%的充电效率,则线圈充电能量耗散部分不至于过度发热,反之,充电效率低于70%,则耗散的能量会导致线圈发热。

3、建立一套精确的无线充电效率测试方法,用于实现微航“超薄柔性磁性天线组件”批量制造之质量保障。

二、测试工具:

效率测试仪、无线充电发射器、无线充电接收模组、超薄柔性磁性天线组件

三、步骤:

①校准仪器,设臵频率范围100K~250KHz;

②把发射机和接收机垂直方向重合,测得发射线圈端电压U1,电流I1;

③测量接受线圈端电压U2,电流I2;

④计算效率 = U2 I2 / U1 I1

四、测试数据:

五、分析及结论

在加载了钢片作为支撑情况下,内埋在手机后盖壳体中的无线充电组件,其效率到达了75%,到达了某手机行业领头雁的设计要求,批量制造的“超薄

无线充电磁性天线组件”有了精确的质检标准。

无线充电——你不知道的知识

无线充电——你不知道的知识 1.无线充电系统 1.1无线充电系统整体结构与功能 图1 无线充电系统结构 ——图片来源于《应用于便携式电子设备的小功率无线充电系统的研究与开发》 整流滤波:将220V/50Hz的交流电转换为高压直流电; DC-DC:将高压直流电降压,输出低压直流电; 高频逆变:低压直流电经过高频逆变电路转换成低压高频交流电(频率约为100 - 200 kHz),以便于发射端线圈产生强大的感应磁场; 整流滤波:由于电磁感应的原理,接收端在强大的感应磁场中产生低压高频感应电流,该电流经过AC-DC电路后变成直流电,此时就可以直接供给负载使用(功率为5 W电压一般为5 V,10 W电压9 V,15 W电压12 V,小米9最新20W电压为15 V,无线充电电流一般不超过1.5 A)。 1.2 无线充电系统调控过程 图2 无线充电系统调控过程 检测阶段:发射端检测到放置物体的位置后,发射一个小的测量信号来监控物体的放置和移动,判断是否进入下一阶段,这个信号不会唤醒接收端; 判断阶段:发射端将发射功率信号,并检测可能来自接收端的响应,从而判断响应是接收端还是未知的对象。如果发射端接收到正确的信号,将继续进入识别和配置阶段,保持功率信号输出; 识别和配置阶段:接收端会将所需要的能量信号传递回发射端。发射端需要将收到的信号解

码,根据接收端所需要的能量调节输出功率,当无法解码时默认传输功率为5 W; 功率发射阶段:“识别与配置”阶段完成后,发射端启动功率传输模式。接收端控制电路向发射端发送误差包,将整流电压调整到线性稳压器效率最大化所需的水平,并将实际接收到的功率包发送给发射端进行外目标检测(FOD,Foreign Object Detection,异物检测),可保证安全、高效的功率传输; 结束阶段:充电结束后接收端发出EPT(End Power Transfer,结束功率传输)信号,当接收端受到EPT信号时终止功率传输。 1.3 无线充电Qi标准为什么选用100~205 kHz? Qi标准基于电磁感应的充电技术,频率是100 - 205 kHz,无线充电传输的是能量而不是信号,因为100-205 kHz是对人体无害的低频非电离频率,采用这个频率将大大减小对人体的伤害。另一方面,此频率和绝大多数无线设备不在一个频道上,不会影响其它无线设备。 1.4 无线充电线圈测试要求100 kHz/1V中,1 V是什么意思? 测试频率100 kHz,1 V为激励电压。供电电压:为测试设备提供能量,使之处于一种稳定的工作状态,常见的供电电压为220 V;激励电压:作为信号输入用的,它使电路具有一定的响应(输出),从而得到响应(输出)与激励(输入)之间具有特定的函数关系。无线充电线圈常见的LCR测试仪是Agilent E4980A,采用自动平衡电桥法的原理,在220 V的供电电压下正常工作,由信号源产生一个频率为100 kHz,电压为1V的信号,通过无线充电系统后得到输出信号,对比分析计算电感、Q值和交流电阻。 2.无线充电线圈 无线充电常见发射端线圈有丝包线线圈和多股绞线线圈,接收端常见线圈有FPC(Flexible Printed Circuit柔性电路板)线圈和多股绕线线圈, 2.1 丝包线线圈和多股绞线线圈 图3 丝包线线圈图4 多股绞线线圈

2018年电子设计竞赛无线充电小车报告2

参赛队代码: 2018年天津市大学生电子设计竞赛(TI杯) 设计报告封纸

摘要 本作品主要包括无线充电装置、无线充电电动车和超级电容储能装置。首先先将5V的直流电经过LC自激振荡电路逆变成高频800kHz的交流电,然后在一次侧,通过ATmega16单片机控制舵机动作隔离副边电路,此时继电器常闭触点动作,电容不充电,按下按键继电器恢复,同时定时1分钟,交流电经过发射线圈向接收线圈传递能量,通过磁耦合谐振式无线电能传输方式,接收线圈与接收线圈发生谐振耦合,将电能转换成磁场能量进行传输,从一次侧传送到二次侧的能量经过全桥整流环节后供给超级电容储能,定时结束后继电器动作,发射线圈停止向接收线圈传递能量,同时舵机动作,使得副边电路接通,小车立即启动。通过测试,小车可满足全部要求。 关键词:LC自激振荡逆变;磁感应谐振式无线传能;全桥整流;超级电容

无线充电电动小车(C题) 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机最小系统、谐振逆变电路、超级电容储能电路、单相全桥整流装置、继电器、舵机、电动小车运动装置组成,下面分别论证这几个部分的选择。 1、主控制器件的论证与选择 1.1.1控制器选用 方案一:采用stm32f103系列单片机。主频高,但同时也使它的耗能较高,工作电压2.0V-3.6V。而且主芯片引脚复杂,stm32,适合较复杂算法,不符合本题需求。 方案二:采用以增强型ATmega16内核的AVR系列单片机,AVR单片机其显著的特点为高性能、高速度、低功耗、无需外部晶振,工作电压2.7V-5.5V外围电路简单,非常适合本系统的设计。通过比较,我们选择方案二。 1.1.2控制系统方案选择 方案一:PCB印刷电路板—自制印刷电路耗时耗力,会影响整体进度,不宜采用该方案。 方案二:手工焊电路板—由于需要的电路结构较简单,自己焊能缩短实现周期,通过比较,我们选择方案二。 2、逆变电路的论证与选择 方案一:半桥式电路—具有一定的抗不平衡能力,对电路对称性要求不很严格;成本比全桥电路低。但电源利用率比较低,损耗大。同时与驱动信号的连接比较麻烦。 方案二:全桥式电路—与推挽结构相比,原边绕组减少了一半,开关管耐压降低一半。但使用的开关管数量多,且要求参数一致性好,驱动电路复杂,实现同步比较困难。 方案三:LC自激振荡电路—不需要外部控制信号的驱动,能够完全依靠自身实现振荡,因而控制电路极其简单,极大地提高了整个系统的效率。综合以上三种方案,选择方案三。 3、控制系统的论证与选择 1.3.1无线电能传输方式对比 方案一:电磁感应式 传输功率数瓦,传输距离数毫米-数厘米,充电效率80%。适合短距离充电,转换效率较高;但需要特定摆放位置,才能精确充电,金属感应接触会发热[1];

无线充电电路板测试验收流程

无线充电电路板测试验收流程 1.要求学生自检连线是否正确,最好能将图纸打印出来对比,主要包括 ●所有电源正负端是否正常连接,测试所有电源正负端连接端子阻抗是否 为零(主要为检查电源是否存在虚焊和器件放置是否正确) ●核对所有二极管方向是否正确,对照原理图检查 ●核对LM7815、LM7805、555、TP4057引脚连接是否正确及是否存在虚焊, 芯片放置是否正确,对照原理图检查 2.断开原边功率器件回路,检测7815输入、输出端电压是否正常。 3.断开原边功率器件MOS回路电源,检测555电路是否正常,包括: ●555电源和地之间电压是否为15V ●输出端子输出信号频率是否为160~180kHz左右 (附:学生实验时测得的数据为:实测频率为166kHz,电阻R A 为1.315k 欧,R B 为34.15k欧,又C T 为100pF 。) ●输出信号占空比是否为50%左右,不能差别过大 (附:学生实验时数据为:当R A 为 0时,输出波形的占空比将不足50%, 且R A 越小时,占空比越小。下图为R A 为51.8欧时的输出波形: )

输出信号输出方波驱动电压是否正常,包括上升沿是否够陡及高电位时电压是否为555芯片供电电压左右。 4.连接功率器件MOS回路,检测电感两端电压是否近似为正弦波,若不是,可 通过调整输出驱动频率以调整电感两端波形,使电压近似为正弦。 (附:学生实验波形如下,第一幅为较好情况,图中右下角显示为振荡频率,其频率范围必须在110~205kHz之间) ) 5.原边正常后检测副边7805输出电压是否为5V。 6.副边电压输出正常后连接电流表和电池,测试充电电流大小,可同时用万用 表检测电池电压。

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