用LCR表完美測試無線充電系統(tǒng)中的線圈

　　智能終端上不斷增加新功能，電池壽命成為用戶最頭痛的問題之一。相比便攜式電源和電纜供電而言，無線充電技術(shù)因其方便性和多功能性獲得了很大的關(guān)注，從而成為市場最佳解決方案之一。作為無線充電技術(shù)中一種最流行的應(yīng)用，無線設(shè)備由于操作時間長，因而需要提供更好的充電性能。

　　本指南對Keysight E4980AL/A 精密LCR表如何表征無線充電系統(tǒng)中最常用的組件——線圈進行了說明。

　　圖 1. E4980A 精密 LCR 表

　　一、無線充電系統(tǒng)的線圈

　　當今在用的無線充電標準不只一種，但它們有一個共同的特點，就是一般都采用線圈 ( 或基于線圈的共振器 ) 來產(chǎn)生電磁場，以及進行能量傳輸。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)射機和接收機之間實現(xiàn)(圖 2)。通常情況下，發(fā)射線圈和驅(qū)動電路安裝在充電座上，而接收線圈和相關(guān)電路則內(nèi)置于需要充電的裝置內(nèi)，如智能電話等。功率傳輸效率是無線充電系統(tǒng)的關(guān)鍵指標。這個指標受許多因素影響，比如線圈之間的距離，電感寄生，線圈如何排列等。對單一的線圈而言，在大多數(shù)情況下，設(shè)計階段需要最低的損耗(低 DCR)和寄生(高 Q)。發(fā)射機和接收機線圈的典型測試參數(shù)為 Ls(串聯(lián)電感)，Rs(串聯(lián)電阻)和 DCR(直流電阻)。基于 WPC 標準的線圈測試頻率通常低于 1MHz。

　　E4980A/AL 精密 LCR表是高達 2 MHz 的元器件的測量行業(yè)的標準解決方案。該儀表因其高精確度和可重復(fù)的測量、寬阻抗范圍和高測量速度而廣受元器件制造市場的青睞。

　　圖 2. 無線充電系統(tǒng)

　　二、高精度的標準 DCR 測量

　　發(fā)射機線圈和接收機線圈的 直流電阻會直接影響能量傳輸?shù)碾娮钃p耗，因此需要低 DCR(通常低到毫歐級)來確保高功率傳輸效率。

　　DCR (直流電阻) 測量是E4980A/AL 精密 LCR 表的標配功能。 E4980A/AL 能非常精確地測量低到毫歐級的 DCR 值。同時， E4980A/AL 支持低接觸電阻夾具，如 16047E 和夾具補償功能。如果線圈的 DCR 是 100 毫歐，E4980A/AL 的 DCR 精度可達 5%，意味著真值在大約 95 毫歐到 105 毫歐之間。這種精度是非常高的，因為基于自動平衡電橋法的LCR 表測量低 DCR 的難度很大。

　　三、寬阻抗范圍用于測量電感和穩(wěn)定的小 ESR

　　發(fā)射機和接收機線圈的電感通常在微亨 μH 范圍，測試在幾十千赫茲的頻率范圍內(nèi)進行。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(圖 2)，特別適合于無線充電系統(tǒng)線圈的測量。

　　電感的等效串聯(lián)電阻(ESR)也需小而穩(wěn)定，以滿足低功耗要求。 E4980A/AL 為 ESR 測量提供了出色的測量穩(wěn)定性(圖 3)。

　　四、頻率 赫茲

　　圖 2. 10% 阻抗測量精度范圍(測試信號 1Vrms，MED 模式，電纜 0 米)

　　圖 3. 低阻抗評估(E4980A， 1 毫歐 100K 赫茲 )

　　五、快速測量，提高產(chǎn)品良率

　　制造業(yè)主要關(guān)心的是提高產(chǎn)量，降低測試成本。E4980A/AL 具有快速測量功能，提高了設(shè)計和制造的測量效率。E4980A 的測量速度如下：

　　短(SHORT)模式下，1 兆赫茲每點 5.6 毫秒

　　中(MED)模式下，1 兆赫茲每點 88 毫秒

　　長(LONG)模式下，1 兆赫茲每點 220 毫秒

　　六、大量測試夾具滿足測試需求

　　E4980A/AL LCR表可搭配二十多種夾具，來滿足從材料到 SMD 元器件的各種評估需求。16047 系列引線式夾具是測量低 DCR 和 ESR 引線式線圈的最佳夾具。此外，E4980A/AL 內(nèi)置的補償功能最大限度地減少了測試夾具的影響。

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