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利用R&S示波器RTO/RTE测量Qi无线充电系统

作者: 时间:2017-01-12 来源:网络 收藏

在测量发射控制组件的VCC供电时,之前在调压器发现的电磁干扰也导入在内。图13的频谱图显示,使用无限余辉捕获到的频谱,除了调压器的开关机制干扰,也观察到了其它噪声。RTO/RTE有独特的历史模式功能,可以把之前捕获到并还留在内存中的波形数据(由于内存容量有限,满了就会把旧的数据删除),回放到示波器显示。这样不但可溯已捕获的数据,更能把不同时间点捕获到的波形进行比较。在历史模式里,FFT频谱、测量、选通和模板测试等功能,都能够操作。图14 显示在不同时间点捕获到的纹波,在时域波形或频谱图上,都有着相当大的差异。这证实噪音会随着时间变化。通过历史模式的时间标签,可能可以把特性相似的噪声建立起相关性,再进一步的查找产生问题的根源。

图14. 两个不同时间点捕获的噪声,通过历史模式,能更清楚分析里面的细节

图15. 发射(充电)平台送出的模拟Ping信号

图16. LLC半桥占空比的变化


发射(充电)平台会在每400ms发出高幅度的模拟Ping的信号,以侦测接收(移动)设备的存在,正如 图15所显示。执行模拟Ping信号时,LLC半桥开关管信号的占空比会从50%下降至2%(图16)。这样的高幅度脉冲似的信号,也相对地引起高幅度的开关噪声。这也是我们在之前3.3VCC电源测量时看到的噪音。

图17. MSO 逻辑通道提供更多的通道检测协议层与模拟信号的相关性

执行模拟Ping信号时,射频控制组件(BQ500210R-GZ)处于被动模式,然后通过低功率组件(MSP430G2001)来进行侦测接收设备的运作,以节省电源。要进一步的研究两个组件间的互动通信,可以选用MSO探头(图17)来测量其间的逻辑讯息。然后透过总线解码或串行解码,来确认通信讯息是否符合标准需求(图18)。

图18. RTO/RTE可以把MSO逻辑信号、解码显示与时域的波形并列在一起

MSO逻辑探头捕获到的逻辑信号,可以再进行解码,再把解码显示、逻辑信号与时域的波形并列在同一个时间轴上,以方便了解信号在时间上的相关性。在图18显示,在发送模拟Ping信号之前,低功率组件会通过连接的SPI总线传达讯息,使其发送模拟Ping信号。

图19. 发射(充电)平台每400ms 发送模拟Ping信号

图20. 每15秒的数字Ping信号

除了每400ms发送模拟ping信号侦测接收器的存在,为了避免模拟Ping信号错过一些在充电平台上的设备,更高幅度的数字求封(digital ping)会在每隔15秒发送出去。这是因为一些设备可能由于模拟Ping信号的不良,需要更高幅度的数字Ping信号,才能分辨出需要作出回应。

图21. 增加示波器捕获时间,可以把模拟ping,数字ping及侦测到接收设备进行握手的执行过程捕捉下来

当接收(移动)设备接近发射(充电)平台时,次级线圈将会对初级线圈形成负载,导致电压的下降。侦测到这种情形,充电平台就会启动发射控制组件,发出更长的数字ping信号,测试接收器的反应。

接收设备收到ping信号,将会通过调节次级线圈的负载,形成振幅调制,进行通讯。一旦达成充电契约,充电平台将调制载波幅度,提供接收设备所需的功率传输,并听取接收设备回馈的充电需求量。

通过HZ100高压差分探头和适当的触发条件,我们可以观察线圈上的信号调制。图22显示了载波信号上的振幅调制通讯。

图22. 初级线圈在HZ100的测量下

Qi的振幅调制相比只有载波信号的10%,比较微弱。要不把模拟转换器(ADC)推向过驱动饱和(overdrive)的状态,很难达到更仔细的分辨率(resolution)。RTO/RTE配备了高分辨率(Hi-Res)采集模式,利用抽样采集平均(decimation average)的方法,大大提高分辨率,如图23所显示。

图23. 利用高分辨率采集模式提高分辨率
若要对信息进行解码,我们需要先把信号解调回基带。在基带中观察信号也有助于揭示一些被载波信号掩盖的不良异常。

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