生活中的黑科技：磁懸浮音響無線充電的測試

目前消費(fèi)類電子產(chǎn)品占據(jù)了國民日常消費(fèi)尤其是年輕消費(fèi)群體的一大部分，雖然手機(jī)、計(jì)算機(jī)仍然是主力，但是相對應(yīng)的周邊產(chǎn)品的科技升級也隨著主流市場再日益更新。比如目前比較熱門的云技術(shù)、藍(lán)牙、NFC等等，本文將著重介紹關(guān)于音箱界的新興課題：磁懸浮技術(shù)及相關(guān)測試。

磁懸浮音響簡介

目前磁懸浮音箱的“磁懸浮”部分分為三塊：藍(lán)牙信號通訊部分，物理懸浮部分以及近供電部分。藍(lán)牙是設(shè)備和音響通訊的必要部分，物理懸浮實(shí)現(xiàn)了“懸浮”這一很酷的概念，供電是音響的使能來源。

對于供電端，大家就會有疑問，“磁懸浮”表示了音響是“懸浮”在底座上部的，那如何給音響充電呢，目前開發(fā)者給出的方案是當(dāng)音響電量即將用罄時(shí)，“懸浮”音響會緩慢降落到底座的插座上充電(圖一)。

圖一：磁懸浮音響

除了傳統(tǒng)的充電方式以外，現(xiàn)在還有一種還有更“酷”的充電方式----無線充電(圖一)，就是能夠讓磁懸浮音響無需和底座接觸就能實(shí)時(shí)的通過磁場能進(jìn)行充電，艾德克斯作為行業(yè)領(lǐng)先的電源測試方案供應(yīng)商，也將時(shí)刻關(guān)注磁懸浮音響無線供電這種新興電源的測試。

近磁場供電質(zhì)量的優(yōu)劣是決定音響音質(zhì)的重要因素

無線充電又叫近磁場供電，運(yùn)用了目前非常流行的NFC技術(shù)，目前已經(jīng)逐漸應(yīng)用到手機(jī)行業(yè)中，其電路組成結(jié)構(gòu)和原理是交流通過AC-DC模塊輸出直流(DC)，DC 通過目前的主流無線充電協(xié)議經(jīng)過高頻震蕩(發(fā)射端控制器)，放大器實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)高頻磁場能，然后通過磁場線圈發(fā)送，在接收端同樣有一個(gè)線圈實(shí)現(xiàn)磁場能的接收并轉(zhuǎn)直流進(jìn)行充電。和手機(jī)信號類似，磁場能發(fā)射和接收也需要遵循協(xié)議，目前常用的協(xié)議有：

Qi標(biāo)準(zhǔn)、Power Matters Alliance(PMA)標(biāo)準(zhǔn)、Alliance for Wireless Power(A4WP)標(biāo)準(zhǔn)、iNPOFi技術(shù)、Wi-Po技術(shù)

其中Qi，PMA為電磁感應(yīng)技術(shù)而iNPOFi采用的是智能電傳輸無線充電技術(shù)，Wi-Po采用的是磁共振無線充電技術(shù)。對于消費(fèi)類電子產(chǎn)品如磁懸浮音響來說，Qi和PMA技術(shù)最常見，硬件電路如圖二所示。

圖二 無線充電硬件電路

對于近磁場供電，或者叫無線供電來說，目前存在的最大挑戰(zhàn)和爭議在于效率和可靠性。

效率決定了充電的速度，是一個(gè)非常重要的參數(shù)，往往也是客戶通常最為關(guān)注的重要參數(shù)?？煽啃跃透鼮橹匾耍捎诮艌龉╇娚婕傲?次甚至3次的電能轉(zhuǎn)換，并且最終是DC供電，那么DC直流的一系列參數(shù)，如負(fù)載調(diào)節(jié)率、線性調(diào)節(jié)率、紋波、噪聲等參數(shù)將決定用電器件的使用過程中的穩(wěn)定性。而對于近磁場轉(zhuǎn)換電路來說，發(fā)射線圈(也就是高頻震蕩電路)的前端和接受線圈的后端(即音響供電端)的直流電氣性能尤為重要，由于目前的無線供電技術(shù)所限，效率和可靠性本身就相較于常規(guī)充電方法較低，如果在直流性能上再有折扣，那最后在效率和可靠性上面會有很大的影響，這些問題體現(xiàn)在磁懸浮音響上的話則會表現(xiàn)在音質(zhì)變差，使用壽命降低。

測試方法

對于直流電氣性能的測試方法通常為直流拉載測試，基于家用環(huán)境的AC輸入特性測試、效率測試、動態(tài)測試一系列的保護(hù)測試等，常用到的硬件電路構(gòu)造如圖三所示。

圖三 電源測試構(gòu)造

雖然是簡單的交流電源+負(fù)載的構(gòu)造，但是由于涉及到的測試項(xiàng)目比較多以及需要測試的相關(guān)參數(shù)比較多，對相應(yīng)的測試設(shè)備也會有諸多的要求，換一句話說就是要求交流源和負(fù)載能夠模擬真實(shí)的待測物使用環(huán)境，通俗來說就是模擬正常的電網(wǎng)和輸出負(fù)載情況(在本文中就是后級的磁場轉(zhuǎn)換電路)。電源模塊完整的測試通常包含以下測試項(xiàng)，如圖四所示。

圖四、艾德克斯電源測試系統(tǒng)ITS9500常見電源測試項(xiàng)

其中有關(guān)交流輸入的測試項(xiàng)絕大部分，比如開關(guān)機(jī)測試、電網(wǎng)擾動模擬測試、以及電源調(diào)節(jié)率等測試都是由交流源實(shí)現(xiàn)的，有關(guān)輸出的測試項(xiàng)如動態(tài)測試、過載保護(hù)測試、負(fù)載調(diào)節(jié)率測試絕大部分都是由負(fù)載來完成，艾德克斯ITS9500電源測試系統(tǒng)，可以測量各類電源模塊的輸入輸出特性，將電子負(fù)載、交流源、功率計(jì)和示波器等功能整合，加上定制化上位機(jī)軟件完成自動測試和數(shù)據(jù)處理。其中面臨的挑戰(zhàn)有：

1. 精度要求

2. 模擬工況真實(shí)性的要求

3. 自動化要求

第一方面是負(fù)載和交流源的挑戰(zhàn)，第二、三方面是對通訊和軟件的挑戰(zhàn)。艾德克斯ITS9500測試系統(tǒng)整合了高精度高性能的負(fù)載和交直流電源，測試項(xiàng)嚴(yán)格按照國標(biāo)或行規(guī)要求，測量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)配備了示波器、功率計(jì)、DVM表和電流傳感器等硬件，軟件工況可根據(jù)待測物進(jìn)行定制，保證工況模擬的真實(shí)性。

下圖為一個(gè)開關(guān)電源測試中常見的輸入輸出測試項(xiàng)的測試報(bào)表(由艾德克斯ITS9500電源測試系統(tǒng)生成)，對于消費(fèi)電子產(chǎn)品測試來說，直觀又簡明的操作和完善的報(bào)表是對測試平臺最基本的要求，適用于產(chǎn)線上的應(yīng)用，如圖五所示。

圖五：輸入輸出特性測試報(bào)表(艾德克斯ITS9500)

測試報(bào)表中包含了很多小功率電源的重要指標(biāo)，如：效率、紋波、噪聲等等，如果其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)超過了一定的標(biāo)準(zhǔn)(在無線供電相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)中對于直流供電端有諸多要求)將會導(dǎo)致無線供電的質(zhì)量受到影響，而且該影響不是簡單的線性疊加。

無線充電加上磁懸浮，這個(gè)很酷的新興科技受到了業(yè)內(nèi)很高的關(guān)注度，但是新興往往意味著需要確定全新的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全新的測試。艾德克斯將會持續(xù)助力創(chuàng)新科技的道路并提供全方位支持。