[開箱測試] Power4 INDUCTION CHARGER for iPhone4 感應充電器(無線充電)

今天開箱的產品是[Power4 INDUCTION CHARGER]是在日本Amazon所購買的,價格約7千日元.
這是深圳鑫能达科技所生產的成品,於日本OTAS代理銷售.
台灣沒有代理商引進所以並不容易看到這個產品在銷售.


在本組產品中內容有一個充電座與一個iPhone4的接收外套,充電座的電力來源是變壓器.
另外有附一條MicroUSB的連接線可以與電腦同步資料所使用.
由於是在日本銷售的產品所以說明書與保證卡都是日文的,產品保固是六個月.


變壓器的規格是12V-1A的輸出,有PSE的認證這是在日本銷售所必需的.


充電底座有兩邊可以同時充兩個裝置,但由於手邊只有一個接收外套所以只能一次測試一邊.


使用前需要先把iPhone4安裝到外套內,由於外殼精度不是很好,所以安裝並不太容易.
端子要插到手機時需要壓一下才進的去.


靠在旁邊是無法進行充電的.


由於內部有安裝磁鐵所以靠近後會直接吸附對齊,大約2秒後就可以看見開始充電了.


來測量一下電器特性,右邊的是電源供應器,可以提供電力給裝置使用;左邊的是電子負載,
用來模擬產品消耗電力的儀器.下圖是底座通電後所消耗的電力狀況.
通電後消耗的電力為 12V-0.04A=0.48W.也就是待機的時候耗電這個數字.


當放上充電外套時,因為底座已經開始送電.充電外套也已經輸出5.14V的電壓.
所以耗電量上升到12V-0.1A即1.2W,因為充電外套輸出是0W,所以效率是0%


將電子負載設定為模擬抽電流0.5A,這也是iPhone的USB充電模式所消耗的電力.
也是本產品最大的輸出電流0.5A,若超過後裝置會變的不穩定.
輸入功率= 12V * 0.39A = 4.68W
輸出功率= 5.02V * 0.499A = 2.511W
效率= (輸入/輸出)% = 53.6%


底座的部份有八支螺絲在軟墊片下,解開螺絲就可以簡單的拆解底座.


底座內容是一片主要的電路板與兩個線圈所構成,鐵片是配重用.
底座若不夠重會在手機要拿離開底座時因為磁鐵吸附而整個抬起來.
發射線圈的規格為內徑17mm/外徑41mm/電感量19.4uH/電阻0.219Ω


電路板上有兩個LED接到前端顯示充電狀態,後端有電源輸入端子.


接收外套的內部由一個接收線圈與電路板所構成.
接收線圈的規格為內徑19mm/外徑38mm/電感量19.1uH/電阻0.175Ω


接收電路板為雙層設計.


先看發射電路板的背面,2.匹配電容是154/250V,與線圈搭配計算諧振電約94KHz.
1.電解電容是輸出端用的濾波,但這個頻率下電解電容的效果並不好.


再來看發設電路板正面的配置:
1.主控IC,編號已抹除,推測為8位元的微處理器.
2.MOSFET為N+P的型式,是很普遍SO-8包裝產品.
3.PP材質的電容是用來匹配L2所使用的.
4.電源濾波電容是供L2輸出所使用.
5.檢波電路是用來解析來自L2的反饋訊號.
6.7.8.9.是配L1的組合,同2.3.4.5.


電路運作簡略說明.
由1.發出工作頻率→2.推動3.→線圈L2→5.解析電路→1.回饋處理.

接收電路板的部份,主要是一個1.APPLE 30Pin接頭所構成,2.應為主控制ic(微處理器)


接收板的另一面.
1.接收線圈的焊接位置.
2.主要的濾波電容.
3.整流二極體.
4.調制反饋訊號用的電阻.
5.用來切動反饋訊號的MOSFET.
6.microUSB接頭.


來看一下訊號分析.


下圖中是在待機下分別量測兩個發射線圈的波型,凸出的地方是100ms的長度.
這段100ms的長度是用來偵測接收外套是否有靠近所使用.
由於雜訊很大所以看到應該沒有送電的休息段也有波形輸出的狀況,實際上該部份是沒輸出的.


展開上圖,看發射線圈上由待機轉換到輸出偵測訊號的狀況,由於沒有採用變頻啟動技術所以
開始輸出後會先產生一個較大的振蕩後再回覆原準位,這個振蕩在EMC測試時會造成Fail.
圖中上面波形是線圈訊號,下面是MOSFET推動的訊號.


再展開上圖,可以看到開始輸出的瞬間狀況,但有一奇怪的現象就是在待機時MOSFET應該是完全
沒有輸出的,但量測上還是看到有一段一段的尖波再輸出,這個是無謂的電力消耗.


下圖中藍線的部份表示其中一個線圈收到來自接收端的反饋訊號後開使持續送電.
波型上一根一根高起的地方就是來自受電外套的反饋訊號.


下圖是感應後開始供電的波形,上面波形是線圈訊號,下面是MOSFET推動的訊號.
這是空負載的狀況,可以看出工作頻率固定是125KHz.
電路在EMC的部份做的不好,尖波雜訊很大.


下圖是剛掛上負載抽電流0.5A的狀況,可以看到在驅動的部份其PWM方波的空佔比在改變.


下圖是掛載後約10秒的狀況,即掛載後底座為了避免在線圈上輸出過大的電壓,所以利用改變
空佔比的方式來修正功率,這是DC-DC降壓器上常見的用法,但在這個感應系統中這樣作效率會
很差,但這樣作比較容易,IC的性能要求也低.


再來看反饋訊號.
下圖橘線是線圈上的電壓波型,藍線是經過檢波電路到IC時的波形.
這是開始的反饋訊號格式.在接收外套剛放在底座上時會連續送好幾個這樣的訊號始底座
開始連續供電.


開始供電後因為反饋的波型寬度會消耗電流所以將其收窄,所以波型就會變下圖.


下圖是放置一段時間後訊號會改變,就是突起的部份距離改變了,主控制IC會判斷來字接收外套的
控制碼改變,這時候底座的燈號由紅變綠.
上網搜尋該公司的專利並沒有這部份相關的內容,也看不出技術是那一家提供的.但這個內容已有廠
商申請專利並已經在公開了,不知道是否是跟該廠商合作的就不得而知了.


最後看一下輸出電壓的狀況,下圖中橘線的部份是接收電路板上5.用來切動反饋訊號的MOSFET.
之訊號,藍線是最後輸出的5V波型.
下圖是空載的狀況,5V輸出還算平整.


掛上負載後5V輸出雜訊就很大了,且在送反饋訊號的瞬間會失去電壓.


測試心得:

優點:底座造型不錯.

缺點:效率差會發熱,且充電有時會斷續.