掌握無線快充效能的密技

認識無線充電兩大技術-磁感應與磁共振,磁感應技術原理是通過發射端與接收端兩組線圈之間的磁場耦合進行傳輸能量。磁共振技術則是接收端與發射端線圈兩端的電路達到諧振從而實現能量的傳輸。

在無線充電系統中電源插座供應電力,電流流過充電器內發送端的線圈而產生電磁場,被充電的手機接收端線圈就會產生電流,再經由整流器把電流導回手機電池裡達到無線充電的功能,工程師如何掌握快充模組的充電效能,必須從關鍵組件-感應線圈開始,如線圈的匝數、線徑的間距、線長與匹配搭載的磁性材料都會影響整體設計的充電效能。

認識無線充電兩大技術-磁感應與磁共振,磁感應技術原理是通過發射端與接收端兩組線圈之間的磁場耦合進行傳輸能量。磁共振技術則是接收端與發射端線圈兩端的電路達到諧振從而實現能量的傳輸。

在無線充電系統中電源插座供應電力,電流流過充電器內發送端的線圈而產生電磁場,被充電的手機接收端線圈就會產生電流,再經由整流器把電流導回手機電池裡達到無線充電的功能,工程師如何掌握快充模組的充電效能,必須從關鍵組件-感應線圈開始,如線圈的匝數、線徑的間距、線長與匹配搭載的磁性材料都會影響整體設計的充電效能。

在進入WPC線圈測量之前,工程師必須先從科普元件的阻抗量測有一定的認知,所謂的阻抗(Z值)是指電路或元件對交流電總的反作用,影響阻抗變化的重要參數還包含品質因素(Q),以及任何一種元件的實際組成是由電感(L)、電容(C)、電阻(R)三種特性組成的,對無線充電線圈而言主要特性為電感特性,其他附屬的元件特性稱為寄生參數如寄生電容,這些會伴隨著寄生效應影響阻抗。由於線圈的LC諧振電路是直接影響整體的功率傳輸效率,要量測線圈的頻率從幾十到幾百kHz,量測的阻抗範圍從幾mΩ到幾Ω,因此需要高準度、友善的測試夾具,以及提昇線圈毛利反映在一台性價比高的量測儀器。

在小功率磁感應無線充電的系統中,發射端線圈必須透過高頻逆變方式,將低壓直流經過高頻逆變電路轉換低壓高頻的交流電,此時的頻率約為100~200kHz,以利發射端線圈感生更大的感應磁場,此外還包含線圈的串聯電感(Ls)、串聯電阻(Rs)與直流電阻(DCR)、品質因素(Q)。因此客戶會要求製造線圈的工廠量測這些參數。

在電力進行傳輸過程中,高頻電壓作用於感應線圈使電流在感應線圈中流動,因此頻率與電路特性的匹配是整體充電效能的重要關鍵,為了達成利用諧振頻率傳遞功率,工程師必須將感應線圈的電感對電容進行外部調整實現諧振狀態,因此可利用6632阻抗分析儀進行感應線圈的電感模型分析。

  • 6632阻抗分析儀一次分析無線充電線圈重要參數
  • 測量感應線圈的電感值,利用繪圖功能進行線圈自共振頻率掃描(SRF)
  • 根據上述的電感值與目標協振頻率計算出所需要的電容值
  • 透過等效電路模型分析功能,檢視C1/R1對線圈自諧振頻率的影響,優化線圈自身的共振頻率與目標協振頻率越近越好
  • 測量相對導磁係數(μr' μr''),進行頻率對μr的曲線掃描繪圖分析

在電力進行傳輸過程中,高頻電壓作用於感應線圈使電流在感應線圈中流動,因此頻率與電路特性的匹配是整體充電效能的重要關鍵,為了達成利用諧振頻率傳遞功率,工程師必須將感應線圈的電感對電容進行外部調整實現諧振狀態,因此可利用6632阻抗分析儀進行感應線圈的電感模型分析。

  • 6632阻抗分析儀一次分析無線充電線圈重要參數
  • 測量感應線圈的電感值,利用繪圖功能進行線圈自共振頻率掃描(SRF)
  • 根據上述的電感值與目標協振頻率計算出所需要的電容值
  • 透過等效電路模型分析功能,檢視C1/R1對線圈自諧振頻率的影響,優化線圈自身的共振頻率與目標協振頻率越近越好
  • 測量相對導磁係數(μr' μr''),進行頻率對μr的曲線掃描繪圖分析

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