无线充电带来的测试挑战
无线充电技术：机遇与挑战
70 / 新经济导刊 / New Economy Weekly10/2017文/周路菡2017年9月，苹果公司发布了iPhone8、iPhone8 Plus、iPhoneX 后，引起全球关注。
其中苹果手机的iPhone8/X 全系无线充电吸引了全世界的目光。
无线充电技术具有方便、安全、空间利用率高等特点，能够解决智能手机续航时间短甚至电动汽车充电桩短缺的问题，因此是未来充电技术升级的必然方向。
随着苹果的智能手机加入无线充电阵营，将快速拉动整个消费电子无线充电产业的发展，未来将会有越来越多的基础设施开始支持无线充电。
无线充电发展动力也将从产业的推动变为消费者拉动，将更好地催生出更多适应市场需求的无线充电技术产品。
苹果新产品发布，支持无线充电功能每年9月份的科技圈从来不缺重磅产品，按照往常惯例，苹果这次带来了全新的iPhone 手机。
2017年是iPhone 诞生十周年，苹果自然要放一些大招来抓住眼球。
2017年9月13日，苹果公司在“太空飞船”总部Apple Park 旁边的乔布斯剧院发布iPhone8、iPhone8 Plus、iPhoneX、AppleWatch3、AppleTV4K 版等一系列产品。
此次iphone8、iPhone8 Plus、iPhoneX 的发布给我们带来了许多惊喜，比如iphone8在许多方面都进行了创新。
例如HOME 键消失、无边框屏幕、人脸识别技术的应用、无线充电功能等。
手机充电近年来一直在革新，充电效率也是越来越高，现在许多手机都带有闪充功能，iPhone8采用的无线充电还是相当方便的。
苹果给iPhoneX、Apple watch、AirPod 创造了一个共用的充电基座。
苹果称之为Airpower。
据悉，iPhoneX、iPhone8/8P 的无线充电功能支持的是无线充电联盟（Wireless Power Consortium）的Qi 标准。
在发布会上苹果还展示了一个名为AirPower 的无线充电板，不过这块充电板要等到明年才会发布，并且售价不菲。
无线充电技术的应用前景和挑战
无线充电技术的应用前景和挑战近年来，随着科技的发展，无线充电技术逐渐成为人们关注的焦点。
不再依赖插线充电的便利优势，让人们看到了无线充电技术在各个应用领域的广阔前景。
然而，这项技术还面临着一些挑战，需要我们共同努力克服。
首先，无线充电技术在智能手机领域的应用前景广阔。
目前，智能手机已经成为现代人生活的必需品，每天都需要频繁充电。
然而，有时插线充电十分不便，而且充电线容易受损。
因此，无线充电技术的应用将大大提升用户体验。
无线充电技术可以通过电磁感应或者射频识别等技术实现，用户只需要将手机放置在充电底座上，即可实现充电。
这不仅方便了用户，还解决了充电线的磨损问题，提高了智能手机的使用寿命。
其次，无线充电技术在电动汽车领域的应用前景可观。
随着电动汽车的普及，充电桩的建设尤为重要。
然而，充电桩的布局和建设面临着很多限制。
无线充电技术可以解决传统充电桩布局限制的问题，通过地面感应板等方式进行车辆充电，大大方便了电动汽车的使用。
同时，无线充电技术还可以实现电动汽车的移动充电，避免了固定充电桩引起的充电难题。
这将进一步推动电动汽车的发展，减少对传统燃油的依赖，实现绿色出行。
然而，无线充电技术也面临一些挑战和难题。
首先，安全性问题是无线充电技术需要解决的主要问题之一。
无线充电技术需要在高频电场或者电磁场中工作，这可能对人体健康造成潜在风险。
因此，充电设备的辐射控制和人体健康风险评估是必要的。
同时，无线充电设备的故障和过载问题也需要得到解决，以确保用户的安全。
其次，无线充电技术在能量传输效率上面临一定的挑战。
与有线充电相比，无线充电存在着能量传输效率低的问题。
虽然科技发展已经取得了一定的进展，但是仍然需要进一步提高能量传输效率，确保充电过程的高效、快捷完成。
与此同时，无线充电技术的成本也是一个需要关注的问题，高成本可能会影响技术的应用推广。
此外，无线充电技术在公共环境下的应用还需要得到更多的推广和支持。
例如，公共场所如咖啡厅、图书馆、机场等，可以提供无线充电设备，为用户提供充电服务。
无线充电技术的发展与挑战
无线充电技术的发展与挑战一、引言无线充电技术作为一项创新性的技术，在近年来得到了广泛的关注和研究。
它的出现极大地改变了人们对传统有线充电方式的依赖，使得无需使用插线充电的设备得以实现便捷充电，为人们的生活带来了便利。
然而，无线充电技术的发展与应用面临着诸多挑战，如效率低、成本高、安全性等问题，在本篇报告中，我们将就无线充电技术的发展和所面临的挑战进行全面分析和探讨。
二、无线充电技术的发展历程无线充电技术的发展可以追溯到20世纪初，当时由尼古拉·特斯拉提出了无线传输能量的概念，但由于当时的科技水平有限，无线充电技术的商业应用并未达到可行阶段。
随着科技的不断进步和创新，无线充电技术在20世纪末逐渐取得突破，逐渐被引入到一些特定领域中，如电动车无线充电系统和智能手机充电座等。
近年来，无线充电技术得以快速发展，应用场景日益扩大，成为科技创新的热门领域。
三、无线充电技术的工作原理无线充电技术主要通过电磁感应、磁共振和微波技术等方式实现充电功能。
其中，电磁感应是最常见的充电方式，它通过发射和接收线圈之间的电磁场相互作用来传输能量。
磁共振充电技术则利用共振原理，在特定的频率下，发射端和接收端之间会形成共振，实现能量的传输。
微波充电技术是一种较新的充电方式，利用微波的电磁波特性，将能量从发射装置通过空气传送到接收装置。
四、无线充电技术的优势和应用无线充电技术相较于传统有线充电方式具有很多优势，如充电过程无需插拔电线、充电设备更加便携等。
由于这些优势，无线充电技术在传统电力领域、电动交通工具领域、智能家居和个人电子设备等多个领域得到了广泛的应用。
例如，电动车无线充电技术可以解决充电桩建设成本高的问题，提供便捷的充电方式；智能家居中的无线充电技术则可以为家庭电子设备提供便捷的充电体验。
五、无线充电技术面临的挑战尽管无线充电技术在应用领域表现出了巨大的潜力，但它仍然面临着一些挑战。
首先，无线充电技术的能量转换效率相较于有线充电仍然较低，这导致了额外的能源浪费和充电时间延长。
无线充电测试难点及解决方案
无线充电测试难点及解决方案
无线充电是目前新兴的充电技术，非接触充电装置不需要用电缆将设备与供电系统连接，便可以在多种场合直接对设备进行快速充电，使用电设备随时随地充电变为可能，但在目前研发中，功率效率是最受关注的参数，但目前测试中，存在很多难点，本文总结目前在多家企业高校研究院所测试时遇到的难点以及解决方案，希望帮助行业解决问题，推动行业发展。
一、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。
无线充电应用现状及测试指标解析
无线充电于手机行业应用现状及测试指标解析一、前言无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置。
原理：一般而言，无线充电的充电器内有一线圈，并以交流电推动而产生交流电磁场，在用电装置内有另一线圈接收交流电磁场，并转化为电能，收到的电能被用作对装置内的电池充电给对该装置供电。
情况就等同将变压器的初级线圈及次级线圈分别放至充电器及用电装置内。
如果充电器及用电装置之间的距离较远，那就要使用共振电感耦合设计。
优势：∙安全：无通电接点设计，可以避免触电的危险。
∙耐用：电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水份、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗。
∙在使医疗植入装置较为安全：在植入嵌入式医疗装置上，可以在不损害身体组织的情况下对植入在人体内的医疗装置进行充电而不需要有电线穿过皮肤及其他自体组织，免去感染的风险。
∙方便：充电时无需以电线连接，只要放到充电器附近即可。
技术上，一个充电器可以对多个用电装置进行进电，在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器、不用占用多个电源插座、没有多条电线互相缠绕的麻烦。
二、标准目前无线充电有三大标准，∙Power Matters Alliance∙Wireless Power Consortium (Qi标准)∙Alliance for Wireless Power其中Qi标准最多厂商使用，包含SAMSUNG、Google和Nokia。
Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。
首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。
其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。
电磁感应：无线充电的原理
电磁感应：无线充电的原理随着科技的不断发展，无线充电技术逐渐成为现实。
无线充电的原理是基于电磁感应的原理，通过电磁场的相互作用，将能量传输到需要充电的设备中。
本文将详细介绍电磁感应的原理以及无线充电的实现方式。
一、电磁感应的原理电磁感应是指当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
具体来说，当导体与磁场相对运动或磁场发生变化时，导体中就会产生感应电流。
根据电磁感应的原理，我们可以利用磁场的变化来实现无线充电。
通过在发射端产生变化的磁场，然后在接收端利用电磁感应原理将能量传输到需要充电的设备中。
二、无线充电的实现方式目前，无线充电主要有两种实现方式：电磁感应和电磁辐射。
1. 电磁感应电磁感应是最常见的无线充电方式。
它通过在发射端产生交变电流，从而在周围产生交变磁场。
当接收端的线圈与发射端的线圈相互靠近时，由于电磁感应的作用，接收端的线圈中就会产生感应电流。
通过将接收端的线圈与需要充电的设备相连接，就可以将能量传输到设备中，实现无线充电。
2. 电磁辐射电磁辐射是另一种无线充电的实现方式。
它通过在发射端产生高频电磁波，然后在接收端利用天线接收电磁波，并将其转化为电能。
这种方式可以实现更远距离的无线充电，但由于电磁波对人体的辐射问题，目前还没有得到广泛应用。
三、无线充电的应用无线充电技术在生活中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 手机无线充电无线充电技术使得手机充电更加便捷。
只需要将手机放在充电器上，就可以实现无线充电，不再需要插拔充电线。
2. 电动汽车无线充电无线充电技术也被应用于电动汽车的充电领域。
通过在停车场等地方设置无线充电设备，电动汽车可以在停车时进行无线充电，提高充电的便捷性和效率。
3. 家居无线充电无线充电技术还可以应用于家居领域。
例如，可以在家具上嵌入无线充电设备，使得手机、平板电脑等设备可以在家居环境中进行无线充电。
电动汽车无线充电需要解决的测试难点
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
电动汽车无线充电需要解决的测试难点
无线充电的普及可以说得益于电动汽车产业的快速发展，因为，给电动汽车充电有线充电桩占地面积大、操作复杂、磨损率高等问题始终困扰着电动汽车的用户们，这才推动了无线充电技术的快速发展。
这里主要针对电动汽车的无线充电做对应解析与分享。
电动汽车感应式无线充电原理
感应式无线充电技术目前已经被成功地应用到一些电动汽车充电系统当中，发射系统埋在地面以下，接收的线圈一般位于汽车底盘，发射线圈与接收线圈发生感应耦合，相当于一个可分离变压器，通过线圈间的高频电磁场对电能进行无线传输，其基本结构如图所示。
可以看到，首先来自于电网的工频交流电经过整流和逆变转化为高频交
流电，这个频率一般是几十到几百KHz，电流通过补偿电路到达原边发射线圈，并在线圈中产生高频电磁场，电动汽车上的副边接收线圈通过电磁场吸收来自原边的电能，之后再经过高频整流、BMS电路等环节，最终提供给负载电池充电。
这种充电系统的充电效率一般在90%以上，可实现几个KW级功率的无线传输。
电动汽车无线充电功率测试的难点
当今无线充电还无法广泛投入市场的主要原因之一就是效率不高，系统
损耗比较大。
整个充电系统的功率损失主要出现在五个关键阶段：1、电网端的工频交流输入功率；2、原边整流滤波后的直流功率；3、高频逆变电路后在原边线圈上的高频交流功率；4、无线传输后在副边线圈上的高频交流功率；5、副边整流电路后的直流功率。
专注下一代成长，为了孩子。
无线充电技术调研报告发展趋势与应用挑战
无线充电技术调研报告发展趋势与应用挑战无线充电技术调研报告：发展趋势与应用挑战摘要：随着科技的不断发展，无线充电技术正逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
本报告旨在深入探讨无线充电技术的发展趋势以及目前所面临的应用挑战。
首先，将介绍无线充电技术的原理和分类。
其次，分析无线充电技术在智能手机、电动汽车等领域的应用现状。
接着，探讨无线充电技术的市场前景和商业化发展。
最后，指出无线充电技术发展中的挑战，并提出解决方案。
一、无线充电技术简介无线充电技术是指通过电磁感应、电磁辐射或其他方式将电能传输到设备内部，使其实现无线充电的一种技术。
根据传输距离的不同，可分为近距离无线充电和远距离无线充电两种。
近距离无线充电技术主要包括电磁感应、电磁共振和射频能量传输等。
其中，电磁感应是最常见的一种技术，通过线圈间的电磁感应作用，将电能传输到目标设备中。
远距离无线充电技术则主要包括微波能传输和激光能传输。
这些技术可以将电能传输到较远距离的设备中，但需要避免电能在途中的能量损耗和环境对电能传输的干扰。
二、无线充电技术的应用现状（1）智能手机领域无线充电技术在智能手机领域的应用已取得一定进展。
通过在手机内置无线充电接收装置，并通过蓝牙等通信手段与无线充电底座相连，用户只需将手机放置在底座上即可实现充电。
然而，由于无线充电底座的成本高、充电效率低以及传输距离有限等问题，该技术仍需进一步改进。
（2）电动汽车领域无线充电技术在电动汽车领域的应用前景广阔。
通过在停车场地面或道路上埋设发射线圈，电动汽车可以在行驶过程中实现无线充电。
这种方式不仅便捷高效，而且可以减少电动汽车驾驶者的充电焦虑，提升使用体验。
然而，由于技术难以实现高效率的长距离能量传输，以及无线充电设施的建设成本高昂，该技术在实际应用中还面临一定的挑战。
三、无线充电技术的市场前景无线充电技术作为一项具有巨大潜力的新兴技术，其市场前景广阔。
根据市场研究机构的数据显示，全球无线充电市场规模预计将在未来几年内持续增长。
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E5061B 矢量网络分析仪
端口1
被测件
端口2
- 基于ENA系列矢量网络分 析仪的无线充电测量软件
–分析 WPT 系统的实时电压、 电流和功率传输效率
– 用户自定义任意负载阻抗， 来仿真连接电池后的功率 传输效率
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实时测量无线充电效率
通过S参数测量来分析电压， 电流和功率传输效率
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- 内置的补偿功能
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如何选择LCR表？
测试范围 测试速度 精度
无线充电线 圈的典型阻 抗范围和频 率范围
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无线充电测试方案总结
频率 研发
磁感应 100 ~ 300 kHz
磁共振 6.78 MHz
生产
E5061B-3L5 低频-射频网络分析仪
E5072A网络分析仪 大功率测试
• 多个发射装置可协同工作，提供更大充电范围
• Energous是AFA成员
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磁感应/磁共振无线充电设备
功率发射端 (Tx)
逆变 器
放大 器
匹配 电路
发射 线圈
接收 线圈
整流器, 直流-直流
负载
功率接收端 (Rx)
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需要做哪些测试？
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测试需求总结
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无线充电系统测试
数量 (百万台)
Apple Watch Samsung Galaxy
S6
x 4 from 2015
–无线充电市场的收入在2017年和2018年 将快速增长
–全球的无线充电设备数量将在2018年增 长到近10亿台，超出2015年4倍以上！
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无线充电技术一览
无线充电
非辐射式 (近场)
辐射式 (远场)
- 在非线性区域，输出信号的相位随着输入信号 幅度变化
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高增益大功率功放
标准2端口测试配置 直接接入接收机配置
S12
S22
S21
S21
前置放大器输出直接接入接收机，可消除前 置放大器温度漂移的影响，提高测量精度
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DC-DC测试方案
测量DC-DC 变换器的反馈环路 特征
E4980A/E4980AL 精密LCR表
E4982A精密LCR表
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WattUp – 射频无线充电
概述 • 基于射频和智能天线的技术，在一定距离上能 提供真正的自由充电空间 • 无需内置充电线圈，让你的设备更小巧
频率 • 5.75 - 5.85 GHz • 其他频段正在考虑中 (6 GHz以内)
传输功率 • 5W-15W内多个等级 传输距离 • 充电半径高达15英尺（4.5米） 应用场景 • 可同时用一个发射装置给多个设备充电
无线充电带来的测试 Keysight Technologies
挑战
是德科技
Agenda
–无线充电技术概述 –无线充电设备的组成 –无线充电设备需要做哪些测试？ –测试方案总结
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无线充电时代已经到来
❖应用场景
❖设备种类
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无线充电市场概述
收入 (Rev. $十亿)
x >3 from 2015
- 网络仪激励源提供的测量信 号
- 网络仪R和T接收机端口分别 测量施加电路两侧的交流电 压
- 两个测量结果进行比值计算 得到最终的测量结果
测量DC-DC 变换器的输出阻抗
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线圈测试
线圈的LC 谐振电路会 直接影响功率传输效 率，因此需要测量线 圈的阻抗、电感、电 容和Q 因子
被测件指标举例: Ls = 9.5 - 10.2 uH Rs = 595 - 640 mOhm @ 128 kHz
磁感应 磁共振 电容性
射频/ 微波
激光
• 磁感应或者磁共振技术应用最广泛 • 磁共振传输效率略低一些，但用户体验更好 • 功率传输效率是一个关键指标 • 基于射频的无线充电技术应用场景比较有吸引力
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无线充电的两大标准组织
标准组织
技术 频率 通信方式
最大传输功率
传输距离 同时充电 当前成员数量
磁感应
磁感应
80 ~ 300 kHz
205 ~ 300 KHz
带内负载调制
15 W (低) 120 W (中) 2 kW (高)
带内负载调制 5W
5 mm
单一设备
244
105
磁共振 6.78 MHz
蓝牙
70 W
50 mm 多设备
• PMA & A4WP 于2015年合并为Airfuel Alliance (AFA) • WPC 现在正开发基于磁共振技术的标准 • AFA成员Energous发布了基于射频的无线充电技术
三维仿真
通过三维仿真了解负载阻抗的相关性
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阻抗匹配测量
通过S11测试得到史密斯圆图(R, X)和谐振频率
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功率放大器（1 dB压缩点）
- 功率放大器的线性工作区域和非线性工作区域 - 1 dB压缩点 – 增益下降1 dB时的输入信号值
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功率放大器（AM-to-PM）
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高精度的 DCR 测量
发射机线圈和接收机 线圈的 直流电阻会 带来能量传输的电阻 损耗，因此需要更低 的 DCR（通常低到 毫欧级）来确保更高 的功率传输效率。
E4980A/AL 精密LCR表
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高精度的电感测量
无线充电线圈的典型 阻抗范围和频率范围
在几十到数百kHz的频率 范围， E4980A/AL LCR 表具有优异的宽阻抗范围 性能，可保持 10% 以内 的精度
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稳定测量电感的等效串联电阻 (ESR)
为了满足低功耗 要求，线圈电感 的等效串联电阻 （ESR）也要尽 量低和稳定。
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专为产线测试设计
E4980A/AL提供三种测试模式：
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专为产线测试设计
是德提供大量测试夹具
- E4980A/AL 可搭配二十 多种夹具
- 16047 系列引线式夹具 是测量低 DCR 和 ESR引 线式线圈的最佳夹具