本指南對(duì)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(jìn)行了說明。

圖 1. E4980A 精密 LCR 表

一、無線充電系統(tǒng)的線圈

當(dāng)今在用的無線充電標(biāo)準(zhǔn)不止一種，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，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(jìn)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(jī)和接收機(jī)之間實(shí)現(xiàn)(圖 2)。 通常情況下，發(fā)射線圈和驅(qū)動(dòng)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(biāo)。 這個(gè)指標(biāo)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(duì)單一的線圈而言，在大多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)階段需要最低的損耗(低 DCR)和寄生(高 Q)。 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的線圈測試頻率通常低于 1MHz。

E4980A/AL 精密LCR表是高達(dá) 2 MHz 的元器件的測量行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn) DCR 測量

發(fā)射機(jī)線圈和接收機(jī)線圈的 直流電阻會(huì)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(jí))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(biāo)配功能。 E4980A/AL 能非常精確地測量低到毫歐級(jí)的 DCR 值。 同時(shí)， E4980A/AL 支持低接觸電阻夾具，如 16047E 和夾具補(bǔ)償功能。 如果線圈的 DCR 是 100 毫歐，E4980A/AL 的 DCR 精度可達(dá) 5%，意味著真值在大約在 95 毫歐到 105 毫歐之間。 這種精度是非常高的，因?yàn)榛谧詣?dòng)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(jī)和接收機(jī)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(jìn)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(hào) 1Vrms，MED 模式，電纜 0 米)

圖 3. 低阻抗評(píng)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(jì)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(diǎn) 5.6 毫秒

中(MED)模式下，1 兆赫茲每點(diǎn) 88 毫秒

長(LONG)模式下，1 兆赫茲每點(diǎn) 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(píng)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(bǔ)償功能最大限度地減少了測試夾具的影響。

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