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速度慢、干扰多、发热大,如何解决无线充电测试难题?

时间:2021-12-03 07:37:24 作者:刘于苇 阅读:
Qi标准在不断更新中,从之前的1.2.4到1.3,再到2021年8月最新发布的Qi 1.3.1标准,其中强制要求基于硬件的鉴证功能受到广泛关注。采用无线充电功能的产品要进入市场,必须达到上述标准,还要考虑到功率限制下加快充电速度、无线干扰、加大功率后的发热等问题,这非常不容易。
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2008年,电子产品在充电方面建立了新标准Qi。2016年,无线接收器(Rx)在智能手机中的渗透率仅为5%,随着2017年苹果采用Qi无线充电标准,Rx在智能手机市场的渗透率翻了一倍达到10%。当前智能手机和无线充电器已成为Qi标准最大的市场之一,据无线充电联盟(WPC)数据显示,2021年每三台出货的智能手机中,就至少有一台带有Qi功能,预计2022年具备无线充电功能的智能手机将超过10亿部。

预计到2025年,全球约有50%的智能手机通过Qi认证(数据来源:WPC)

无线充电发送器的设计和测试为开发人员带来了很大的发展潜力,但也带来了独有的挑战,因为Qi标准自身在不断更新。从之前的1.2.4到1.3,再到2021年8月最新发布的Qi 1.3.1标准,其中强制要求基于硬件的鉴证功能受到广泛关注。采用无线充电功能的产品要进入市场,必须达到上述标准,还要考虑到功率限制下加快充电速度、无线干扰、加大功率后的发热等问题,这非常不容易。

如何解决无线充电测试中的痛点?

为了解决测试工程师面临的困扰,数字连接和充电技术测试、认证服务以及自动化测试解决方案厂商Granite River Labs (GRL)日前推出了GRL-WP-BST-C3 (GRL-C3)测试仪。据介绍,这款Qi 无线充电合规性测试仪已获得无线充电联盟 (Wireless Power Consortium) 的批准为 Qi Base Power Profile (BPP) v1.2.4 BST 规范的官方合规性测试工具。

当前大多数新车已经配备的无线充电器,GRL全球解决方案总裁孙志强以车载无线充电应用场景为例介绍到,要解决发热、充电太慢、以及外部干扰(FOD)等难题,需要考虑集成、自动、易用和性价比四个关键词。

易用意味着“谁使用这个产品,谁就能做测试”,无线充电设计者把手机或者待测物,跟GRL-C3设备连接后按一下按钮,测试就自动执行直到报告形成。这令用户和开发者可以将精力花在产品设计和研发验证上,而不是花时间去学习怎么使用测试仪器。除了方便得到报告,用户还能用C#或者Python两种常见的编程语言来控制仪器,对产品进行加压测试,提高产品的性能和互操作性。

 

考虑到一台设备可能会有很多人共用,每个人的配置可能不同。“GRL-C3带有配置储存,再次使用时只需要把自己的配置回调出来就好,不需要花时间去重新配置。” 孙志强说到,“另外在C3的搜索框里输入你所关心的项目,就能一秒钟内在100个测试结果里找到你关注的某一测试项目,而不用鼠标反复翻找。”

无线测试需要连接不同的测试探头,也是工程师容易搞混的地方。据悉GRL-C3的探头用不同的颜色,避免了探头连接错误导致测试错误。软件操作界面也会自动提示,现在应该连接哪个颜色的探头。

 

干扰(FOD)是在传输时最常遇到的难题,无线充的核心要素就是用线圈效应来传递能量,而形似线圈的金属钥匙可能会破坏电磁效果,导致充电出问题。这要求在做充电方案设计时,就做到有效辨别钥匙和线圈,并在第一时间内告诉充电器和手机这是外部干扰,而不是线圈。据悉,目前无线充电设计者在做调试时,约有50%的时间花在FOD上。对于这个行业难点,“C3这个测试工具实现了调试更高效,减少了FOD调试时间。” 孙志强说到。

无线测试的另一个难点是需要极高的可靠性和可重复性。无线测试公认的行业难点,就是被测充电器和测试仪器测试板很难对齐,待测物放在测试板的偏左、偏右和中间,测试结果是不一样的。孙志强表示,“C3有一个像仪器表盘的功能,指针在左侧的暖色温区,说明待测信号强度足够,用户可以执行测试;如果指针在右侧的冷色温区,用户需要调整待测物和测试板的相对位置,直到指针呈现在暖色温区,方可执行测试。”这样测试结果,才是可靠的且有较高测试重复性的。

最后一个测试难点是Qi 1.3标准中出现的强制要求——鉴证(Authentication),其目的是要保证无线充电器或手机等被充电设备做过相关认证和鉴证。类似于今天品牌智能手机在接受无线充电前,会执行握手协议,没有鉴证过的充电器会被禁止给相应手机充电,这样的好处是能有效保护手机产品被劣质充电器充坏,或带来其他不可预料的危险。如今这个鉴证功能也存在与GRL软件中,公开透明,能够自动生成、随调随取。

帮助客户把精力和金钱花在刀刃上

孙志强还介绍了GRL-C3 提供的一系列功能,比如 Qi Exerciser、Protocol & Trace Viewer 以及详细的 CTS-测试执行,为实现优异的测试覆盖率和设计提供了灵活性。GRL-C3 可自动进行所有必要的 Qi BST 测试,产品开发人员只需按一个按钮即可快速运行完整的合规性和验证测试套件。

GRL-C3 简化了设备的无线充电合规性验证,支持所有 BPP 的 Qi 规范,包含 v1.2.4 BST 合规性测试和 BPP、EPP 及 Qi 认证的 v1.3 测试。该解决方案可自动化示波器操作及温度相关测量,支持专有的Qi无线充电类型。“除了标准的5W和15W功率,GRL-C3最高能够支持50W的无线充电产品测试。这非常适合中国企业,因为当前做高功率无线充的厂商主要集中在这里。” 孙志强说到。

 

在每个用户都会关心的价格问题上,目前GRL-C3的售价为同类产品的10%-40%。孙志强表示,“测试仪器每年需要校准,这是‘隐藏的费用’,GRL的校准费用是同行价格的10%-20%。我们希望用户在研发好产品的同时,大大降低采购成本和日常使用成本,将预算更多投入到产品研发中,而不是使用在测试仪器上。”

高层建言

Xentris Wireless 首席执行官 David Bailey 表示:“作为一款经济高效的用户友好型 Qi 测试仪,GRL-C3 填补了空白。它是一款难得的工具,使我们的工程师能够即刻运行所有必要的 Qi BST 测试。新的 GRL-C3 是对 GRL 和 Xentris Wireless 的有线和无线技术测试解决方案组合的一个重要补充。它提高了研发人员的信心和能力,将帮助我们降低成本,加快研发,以更快的速度将产品推向市场。”

indie Semiconductor 工程部副总裁 Mayur Mehta表示:“新的 GRL-C3 是对 GRL 的有线和无线技术测试解决方案组合的一个很好的补充,有助于降低成本和加速产品的推出。indie 很高兴与 GRL 通力合作,最终确立了这款产品的成熟度,使其完全符合 WPC 的规范,从而为业界提供了又一个可靠的合规性测试选择。”

GRL 首席战略官 Vamshi Kandalla 表示:“GRL 很自豪能够面向 BPP 推出这款新的经 WPC 批准的 Qi 无线充电合规性测试仪,来支持不断增长的无线充电 Qi 生态系统。GRL-C3 利用 GRL 在有线和无线充电方面的专业知识,提供功能齐全的一体化解决方案,使 Qi 开发者能够经济高效地推出可靠且功能强大的无线充电产品。”

责编:Luffy Liu

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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