未來(lái)已來(lái)，0.3%功率精度！85KHz無(wú)線(xiàn)充電效率一次性測準

1、無(wú)線(xiàn)充電現狀

圖 1 有線(xiàn)充電和無(wú)線(xiàn)充電的對比

有線(xiàn)充電和無(wú)線(xiàn)充電的對比如圖1所示，由于無(wú)線(xiàn)充電存在著(zhù)多種優(yōu)勢，整體的發(fā)展速度非常迅猛。

無(wú)線(xiàn)充電的方式也已經(jīng)越來(lái)越多的被應用在各個(gè)領(lǐng)域，例如我們熟知的手機無(wú)線(xiàn)充電，手表無(wú)線(xiàn)充電，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電，無(wú)人機無(wú)線(xiàn)充電等等。未來(lái)還會(huì )有更多的設備會(huì )應用到無(wú)線(xiàn)充電的技術(shù)。

2、無(wú)線(xiàn)充電測試原理

目前主流的無(wú)線(xiàn)充電方法仍然是電磁感應式，其研究最早，最深，研究者也最多，標準也在逐步普及，形成了發(fā)射和接收端兩大產(chǎn)業(yè)鏈，無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，但是目前測試方面，由于無(wú)線(xiàn)充電采用頻率較高，例如，汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電目前普遍采用85KHz，所以其測試難點(diǎn)在于功耗，效率測試，如圖2，一般要求測試的是DC-DC端效率和發(fā)射與接收端的AC-AC效率，DC-DC端很容易測試，難點(diǎn)在于A(yíng)C-AC端的效率測試。

3、無(wú)線(xiàn)充電測試難點(diǎn)

無(wú)線(xiàn)充電越來(lái)越多的被應用在各個(gè)場(chǎng)合，無(wú)線(xiàn)充電的測試要求也越來(lái)越高。

無(wú)線(xiàn)充電的測試項目包括：

●   輸入特性：輸入電壓和頻率測試、輸入功率測試、輸入功率因數測試、輸入電流諧波限值測試等；

●   輸出特性：直流輸出電壓誤差測試、直流輸出電流電流測試、輸出電壓響應測試等；

●   互操作特性：WPT系統無(wú)偏移條件下的效率測試、WPT系統有偏移條件下的效率測試等；

●   保護特性：輸入過(guò)壓、欠壓保護、過(guò)溫保護、輸出過(guò)壓、欠壓保護、輸出短路等；

●   高頻特性：電壓響應、輸出波形上升、下降時(shí)間測試、線(xiàn)圈參數、線(xiàn)圈電壓等；

●   安全特性：接觸電流、絕緣電阻、絕緣強度、長(cháng)期穩定性測試等；

在眾多的測試項目中，最難測試的是無(wú)線(xiàn)部分的功率傳輸，我們先來(lái)看一個(gè)表格

我們可以發(fā)現，頻率相同情況下，功率因數越低，延時(shí)誤差要求越高；功率因數相同的情況下，頻率越高，延時(shí)誤差要求越高。如85KHz情況下，功率因數為0.2時(shí)，1%精度的延時(shí)誤差為3.59ns，而我們常用的電流傳感器在測試85KHz信號時(shí)，原邊信號與副邊信號相位差可能都大于3.59ns，所以測試設備必須具備相位校準功能，否則根本無(wú)法準確測試無(wú)線(xiàn)端的功率和效率。

對于汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電，充電模塊的功率范圍較大，從幾千瓦，到幾十千瓦，特殊的大功率充電對象可達幾百千瓦，甚至兆瓦級別，單獨模塊的電流可達到幾百安培甚至上千安培，而羅氏線(xiàn)圈本身電流測試范圍大，延時(shí)小，是目前進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電測試比較好的解決方案。但其在傳輸時(shí)功率因數較低，接近于90°，此時(shí)電壓、電流的延遲將會(huì )嚴重影響到功率因數，出現效率過(guò)百的情況。

3、無(wú)線(xiàn)充電測試方案

高頻段的延時(shí)對效率的影響非常大，實(shí)際測試時(shí)，ns的延時(shí)就可能會(huì )造成效率誤差在1%級別，所以測試對于儀器通道延時(shí)要求極高，目前功耗分析儀器均無(wú)法將延時(shí)控制在ps級別，PA8000功率分析儀可以針對于無(wú)線(xiàn)充電頻段做專(zhuān)門(mén)的延時(shí)校準，將延時(shí)數據輸入到儀器內，保證無(wú)線(xiàn)充電測試時(shí)間相位的精度。

目前針對無(wú)線(xiàn)充電高頻測試中，電流傳感器成為了影響測試結果的重要因素，為減少由傳感器引入的誤差，致遠電子專(zhuān)項引入了面向無(wú)線(xiàn)充電的高頻電流傳感器。

測量范圍：最大200A

輸出類(lèi)型：電壓或者電流輸出

適用基波頻率范圍：50kHz-100kHz

電流測量誤差：1mA/A~5mA/A

延時(shí)：1ns~15ns（可給出修正值）

傳感器尺寸：外徑100mm ,通孔內徑27mm

主要特點(diǎn)：

（1）無(wú)源，電源干擾及測量通道耦合。

（2）可靠溯源、穩定性好

為了保證傳感器的精度，由專(zhuān)業(yè)計量院針對電流傳感器的寬頻電壓/電流/相位/功率進(jìn)行校準。

測量范圍：

●   電壓：1V~600V

●   電流：100mA~100A

●   頻率：40Hz~100kHz

●   功率：最大60kW

準確度：

●   電壓：0.02%~0.05%

●   電流：0.02%~0.05%

●   相位：最優(yōu)0.005°

精確的功率測量不僅對幅值測量精度要求高，對相位測量精度要求更高。在使用電流傳感器作為輸入時(shí)，由于傳感器本身存在的延時(shí)，會(huì )增加電壓電流的相位誤差，致遠電子的功率分析儀和記錄儀的相位補償功能則可以修正傳感器帶來(lái)的相位誤差，能夠提升高頻及低功率因數下的功率測量精度。此功能在匹配傳感器時(shí)可發(fā)揮顯著(zhù)的效果，保證整體系統功率測量精度。