无线充电器产品的测试方法研究

无线充电器是指连接到需要充电而无需传统充电电源线的终端设备的充电器. 原理是通过利用线圈之间产生的磁场来传递电能. 无线充电是近年来最令人兴奋的尖端技术之一. 它可以使消费电子产品摆脱电线束缚. 人们不必担心忘记带充电线，这既方便又实用.

我国是世界上最大的无线移动通信市场，对便捷，易用，可互操作且兼容的无线充电产品的需求将呈几何级增长. 无线充电行业的巨大发展潜力也可以鼓励中国企业积极参与和研究这一市场，有效地提高企业的产品宽度和竞争力.

目前，市场上有各种类型的无线充电产品，并且此类产品的政策和法规尚不明确. 因此，研究无线充电器产品的测试方法具有重要意义.

I. 产品标准情况

目前，有五种主流无线充电技术标准: Qi标准[1]，电源事项联盟（PMA）标准，源联盟（A4WP）标准，iNPOFi技术，Wi-Po技术. 其中，Qi标准是无线充电行业中唯一影响最大的技术标准，其主要特点如下.

1. Qi标准目前以低功率技术规范发布（用于5W以下的电子设备，主要指移动电话终端）. 从2012年10月起，中功率技术规范（针对小于120W的电子设备，主要是笔记本电脑）的建立从长远来看已扩展到家用电器领域.

2. Qi标准采用了当前主流的电磁感应技术，并在手机终端上增加了电磁感应装置，外部需要无线充电器.

3. Qi标准将在充电效率，功耗和安全性方面做好“质量”工作.

二，无线充电器的主要测试项目和测试方法

基于Qi标准充电器测试标准，通过无线充电器产品的研究，提出了此类产品的主要测试项目和测试方法.

1. 工作频率测试

Qi标准规定无线充电产品的工作频率应在110〜205kHz的范围内. 在此，工作频率是指功率的初级线圈的工作频率. 如果超过此工作频率范围，将严重影响电能的充电效率. 测试方法是用示波器捕获符合测量精度要求的初级线圈的电压波形，以获得工作频率. 调整功率的输出负载，并记录从无输出到过载保护的工作频率.

2. 传输效率测试

随着能源问题的突出，如何最好地利用现有能源已引起关注. 因此，评估无线充电器的能量转换效率至关重要. 无线充电产品的传输效率不仅取决于功率和功率的硬件电路设计技术，低功率组件的选择和软件设计，还取决于初级和次级线圈对准的程度以及传输距离.

（1）定义

对于由和组成的整个系统的传输效率，在产品指定的最短传输距离处，的输出功率（P输出）相对于的输入功率（P输入）的百分比为整数该系统（η系统）的传输效率，如图1所示.

对于或本身，无法测量传输效率的真实值，因为仅或，设备无法正常工作，因此只能测量相对值来评估传输效率水平. 例如，为了测量发射器的传输效率，使用具有最高传输效率的功率进行测量. 测得的系统效率可以粗略地视为发射机的传输效率. 测量功率的传输效率也是如此.

（2）测试方法

该项目所需的测试设备主要包括: 直流稳压电源，电压表，电流表，电子负载，其连接方法如图2所示. 调整电子负载并记录电源的输入电压和输入电流发射器以及的输出电压和输出电流在从无负载到过载保护的整个过程中. 计算系统的最大传输效率，并获得最大传输效率输出条件. 最后，以产品使用说明书或铭牌的形式告知消费者产品的最大传输效率，建议用户在可获得最大传输效率的输出条件下使用产品.

3. 有效的传输距离测试

有效传输距离是评估无线充电产品的重要质量指标. 传输距离直接影响充电效率. 在一定的充电效率下，传输距离越远，产品的传输性能越好.

（1）定义

无线充电器的有效传输距离是指: 在达到一定充电效率的前提下，受电设备的传输接口与受电设备的传输接口之间的垂直距离（最大充电效率至少为60％）.

（2）测试方法

在测试之前，将发射器线圈与线圈精确对准，并将的输出设置为额定输出. 然后逐渐增加接收机和发射机的传输接口之间的垂直距离，直到接收机没有输出为止. 同时，记录不同距离的变送器的输入电压和输入电流，通过计算可以得出系统的有效传输距离. 最后，建议用户在有效的传输距离内以产品使用说明书或铭牌的形式使用本产品.

4. 待机功耗测试

待机功耗与整个电路的软件和硬件设计的技术水平以及组件（包括磁分离器）的质量有关. 在相同输出功率条件下的待机功耗越小，产品的整体性能越好，待机电流越小. 可以节省能源，直接影响产品寿命.

（1）定义

无线充电器的待机状态是指功率在待机状态下的工作模式，分为两种情况.

待机模式1: 功率传输接口上没有匹配的功率，请参见图3.

待机模式2: 在功率的传输接口上有一个匹配的功率，但是没有执行功率传输（例如充满电的状态），请参见图4.

（2）测试方法

下面使用的电流表应该能够自动记录至少1小时的当前值.

待机模式1: 将功率变送器连接到直流稳定电源，电流表将在1小时内自动记录输入变送器的电流值，并最终记录此期间的平均功耗（P average）计算. 计算公式如公式（1）.

（1）

在公式（1）中，n表示1小时内的电流表样本总数; I（j）代表第j次采样的电流表的电流值，单位A； U表示稳压电源的输出电压，单位V.

待机模式2: 在测试之前将受电设备与受电设备对准，将受电设备连接到直流电源，并保持受电设备的输出处于空载状态，自动将输入受电设备的电流值记录在1以内小时通过电流表，最后计算出此期间的平均功耗. 计算公式与上面相同.

5. 异物检测能力测试

当金属物体接触交变磁场时，涡电流将导致物体发热. 加热的程度取决于磁场的振幅和频率，并且还与金属物体的某些特性（例如电阻率，大小和形状）有关. 在力传输系统中，这种发热是无法预料的，​​因为它表属异物（例如和戒指）放在充电板上而引起的系统发热或过载. 因此，无线充电器应具有一定的区分异物的能力. 当存在异物（金属片，，金属环等）时，无线充电器产品应自动切断充电功能，以确保产品安全.

（1）测试方法

步骤如下:

第一步是在测试之前准备金属异物: 金属件，，金属环和需要使用的相关测试设备.

第二步是将功率变送器和电流表连接到功率变送器的输入. 此时，功率处于待机模式1.

第三步是在发射机的传输接口上放置一块金属片，并保持5分钟. 检查这段时间内电流表中是否有连续的大电流.

a. 如果只是备用电流，请依次用和金属环替换金属片，然后在第二步中重复该实验.

b. 如果有连续的大电流（大于正常的待机电流），则需要在金属板上安装一个热电偶，并通过温度记录仪记录达到稳定状态期间的温度变化. 然后依次用和金属环替换金属板，并重复第二步实验.

6. 温度测试（热电偶法）

（1）定义

这部分的温度测试包括正常工作条件和异常工作条件下的温升测试.

a. 正常工作状态: 指设备在额定输出负载下正常工作.

b. 异常工作状态: 是指设备长时间过载或设备中某些组件发生故障而导致的异常工作状态.

（2）测试方法

通过热电偶法测试主要和次级线圈，PCB板充电器测试标准，变送器传输接口等关键组件的温升. 具体操作方法请参见GB 4943.1-2011标准《信息技术设备安全第1部分: 通用要求》 [2]第4.5部分.

7. 电磁兼容性（EMC）测试

作为电子充电产品，充电器本身无法避免辐射，因此有必要检测无线充电器产品是否干扰电网和周围电子产品的电源.

（1）测试方法

作为充电器产品，无线充电器可以像传统的有线充电器一样归类为信息技术设备. 测试方法类似于传统的有线充电器. 具体测试方法参照标准: GB 9254-2008《信息技术》设备骚扰限值和测量方法》 [3]和GB 17625.1-2012《电磁兼容限值谐波发射限值（设备输入电流≤16A/阶段）” [4].

三，结论

针对目前家用无线充电器产品没有具体测试方法的问题，本文通过对Qi标准的研究，提出了针对无线充电器产品的具体测试项目和测试方法，为此类产品的检测提供了依据. . 帮助提高产品安全性，性能和电磁兼容性.

[参考文献]

[1]系统描述源传输量I: 低功耗第1部分: 接口定义[S].

[2] GB 4943.1-2011，信息技术设备安全第1部分: 一般要求[S].

[3] GB 9254-2008，信息技术设备的干扰限值和测量方法[S].

[4] GB 17625.1-2012，电磁兼容性限值，谐波电流发射限值（每相设备输入电流≤16A）[S].

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-246567-1.html