利用R&S示波器RTO/RTE測量Qi無線充電系統
在測量發射控制組件的VCC供電時,之前在調壓器發現的電磁干擾也導入在內。圖13的頻譜圖顯示,使用無限余輝捕獲到的頻譜,除了調壓器的開關機制干擾,也觀察到了其它噪聲。RTO/RTE有獨特的歷史模式功能,可以把之前捕獲到并還留在內存中的波形數據(由于內存容量有限,滿了就會把舊的數據刪除),回放到示波器顯示。這樣不但可溯已捕獲的數據,更能把不同時間點捕獲到的波形進行比較。在歷史模式里,FFT頻譜、測量、選通和模板測試等功能,都能夠操作。圖14 顯示在不同時間點捕獲到的紋波,在時域波形或頻譜圖上,都有著相當大的差異。這證實噪音會隨著時間變化。通過歷史模式的時間標簽,可能可以把特性相似的噪聲建立起相關性,再進一步的查找產生問題的根源。


圖14. 兩個不同時間點捕獲的噪聲,通過歷史模式,能更清楚分析里面的細節

圖15. 發射(充電)平臺送出的模擬Ping信號

圖16. LLC半橋占空比的變化
發射(充電)平臺會在每400ms發出高幅度的模擬Ping的信號,以偵測接收(移動)設備的存在,正如 圖15所顯示。執行模擬Ping信號時,LLC半橋開關管信號的占空比會從50%下降至2%(圖16)。這樣的高幅度脈沖似的信號,也相對地引起高幅度的開關噪聲。這也是我們在之前3.3VCC電源測量時看到的噪音。


圖17. MSO 邏輯通道提供更多的通道檢測協議層與模擬信號的相關性
執行模擬Ping信號時,射頻控制組件(BQ500210R-GZ)處于被動模式,然后通過低功率組件(MSP430G2001)來進行偵測接收設備的運作,以節省電源。要進一步的研究兩個組件間的互動通信,可以選用MSO探頭(圖17)來測量其間的邏輯訊息。然后透過總線解碼或串行解碼,來確認通信訊息是否符合標準需求(圖18)。

圖18. RTO/RTE可以把MSO邏輯信號、解碼顯示與時域的波形并列在一起
MSO邏輯探頭捕獲到的邏輯信號,可以再進行解碼,再把解碼顯示、邏輯信號與時域的波形并列在同一個時間軸上,以方便了解信號在時間上的相關性。在圖18顯示,在發送模擬Ping信號之前,低功率組件會通過連接的SPI總線傳達訊息,使其發送模擬Ping信號。

圖19. 發射(充電)平臺每400ms 發送模擬Ping信號

圖20. 每15秒的數字Ping信號
除了每400ms發送模擬ping信號偵測接收器的存在,為了避免模擬Ping信號錯過一些在充電平臺上的設備,更高幅度的數字求封(digital ping)會在每隔15秒發送出去。這是因為一些設備可能由于模擬Ping信號的不良,需要更高幅度的數字Ping信號,才能分辨出需要作出回應。

圖21. 增加示波器捕獲時間,可以把模擬ping,數字ping及偵測到接收設備進行握手的執行過程捕捉下來
當接收(移動)設備接近發射(充電)平臺時,次級線圈將會對初級線圈形成負載,導致電壓的下降。偵測到這種情形,充電平臺就會啟動發射控制組件,發出更長的數字ping信號,測試接收器的反應。
接收設備收到ping信號,將會通過調節次級線圈的負載,形成振幅調制,進行通訊。一旦達成充電契約,充電平臺將調制載波幅度,提供接收設備所需的功率傳輸,并聽取接收設備回饋的充電需求量。
通過HZ100高壓差分探頭和適當的觸發條件,我們可以觀察線圈上的信號調制。圖22顯示了載波信號上的振幅調制通訊。

Qi的振幅調制相比只有載波信號的10%,比較微弱。要不把模擬轉換器(ADC)推向過驅動飽和(overdrive)的狀態,很難達到更仔細的分辨率(resolution)。RTO/RTE配備了高分辨率(Hi-Res)采集模式,利用抽樣采集平均(decimation average)的方法,大大提高分辨率,如圖23所顯示。



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