▌有的人撑死 ▌

近期部分参加 全国大学生智能车节能信标组 的同学拿到了由龙邱提供的信标。对于它所能够提供的无线充电功率进行了测试。发现它能够远超过50W的输出功率。下面是由杭州电子科技大学信标小组测量的结果。

1.测试原理图

其中A1、A2为测试所用的恒流源负载，如下图所示：

^{▲ 测试原理图}

2.电子负载

^{▲ 作为测量输出功率的电子负载}

3.测量读数

接收线圈采购自龙邱，接收线圈距离发送线圈约10mm，保持内切。测得得功率值如下：

^{▲ 两个电子负载显示的输入功率}

4.结果分析

由于单个功率测试仪的最大耗散功率为35W，我们使用两个测试仪并联测试。左侧测试仪示数为33.05W，右侧测试仪示数为28.45W，总功率为61.5W，总电流为8.03A。

昨日测得总功率为70.4W，此时电流为11A左右，仍未达到峰值，推测峰值在75W左右。

肖特基二极管的损耗为411/20.6=13.2W（电流在正半周与负半周分别流过两组二极管，因此需要除2），这是一个估计值，由于二极管具有正温度效应，不妨取10W。

那么接收到的总功率为85W左右，这一数值是有功功率。

昨日在测试最大功率时肖特基二极管过热，甚至因为焊锡熔化而从PCB上脱落，因此今天测试时没有再将功率提升至这么大，这并不影响就发射线圈缺少功率限制机制的问题的说明。

▌有的人饿死 ▌

卓老师，我想问一个问题，现在我信标灯回来了，测试之前缠过的一个线圈，（用上一届的发射装置接收，功率还能有个10w，但是用新回来的确一点电量都充不上去，充电不是不用达到谐振吗）?

卓大大我试了试两种缠绕方式的线圈一个是一根线从头绕到尾，能冲进去电另一种是两根线最终分出三个抽头，但是冲不进去电，(就用的是傻冲方式吧)，但是他在之前640khz时就能冲进去电

^{▲ 接收无线电能的电路板}

^{▲ 三个抽头的线圈}

充电谐振主要解决由于两个线圈之间互感小所带来的感应漏感情况；2所以你们需要重新根据你们接收线圈以及现在的发射频率适配合适的串联谐振电容。
今年充电需要使用谐振。由于今年的无线充电频率为150kHz，与去年（630kHz）不同，所以你们充不进电。详细可以参见前面发送的“ 火中取栗 ”的推文。

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▌有的人吓死 ▌

今天，有人在“第十六届智能车技术交流群”里表示了一种“心累”和“不安”，也许他这几天在调试车模过程中遇到了某些自己无法解释的问题，于是一时兴起，使用示波器观察了一下那个驱动他那宏达无比的赛道电磁线的20kHz信号源的波形。这不看不知道，一看着实下了一大跳。

^{▲ 左：宏达无比的调试赛道} ^{右：示波器显示20kHz电磁线信号源输出波形}

妈呀，示波器显示电磁线信号源波形明显不是等幅振荡，出现了较大的幅度波动！！！难道这几天调试车模中的那些古怪现象，背后的BUG原来是信号源输出不稳定？

于是他降低示波器水平扫描速度，以便可以更加全面观察电磁信号源输出信号的幅值变化全貌，但更加可怕的事情出现了，看下面他拍摄的示波器波形。

^{▲ 水平扫描速度为100ms/格时显示的信号波形}

此时，示波器水平扫描速度已经是很慢可，每隔100ms，扫完整个屏幕需要1秒中。但屏幕上却显示了一个丑陋的方波交流信号。它的频率似乎不到1Hz，而且和自己一直以来臆想中那完美的正弦波相去甚远。

俗话说，眼见为实。当他当大眼睛，张大嘴巴，呆呆的看着示波器上测量的电磁线上施加的电压波形，始终不敢相信这是真的。

说着好的20kHz的交流信号哪里去了？看着数字信号发生器电路板上那么“傅里叶变换保证20kHz基波恒定”的字迹感觉就像笑话一样。

这到底出了什么事情？

^{▲ 数字信号发生器，傅里叶变换保证20kHz基波恒定}

后来经高人指点，让他使用示波器重新查看一下信号放大整流后的信号波形，更加恐怖的波形出现在示波器上，如下图所示。

下面缓慢扫描的示波器（500ms/格）揭露出信号板输出20kHz放大整流后的波形，居然是一个幅值变化很大，怪头怪脑，频率只有0.8Hz的周期信号。说好的放大整流后平滑的直流信号哪里去了？难道这就是用于电磁导航的放大信号吗？

焦躁，心累，不安的他，看着这些无法解释的波形逐步陷入了迷茫。

^{▲ 信号进行放大检波后的输出波形}

■ 练习题1：

如下是同样的示波器，采用水平扫描速度为50μs50\mu s50μs/格时，观察到同样电磁信号的周期波形，它是一个频率为20kHz的近似方波交表信号。请利用信号的采样定理中的欠采样原理解释：

为什么在前文中示波器中观察到了一个低频的波动信号？
为什么低频的信号与高频信号波形相似，但却左右相反？

^{▲ 水平扫描速度50us/格时观察到的信号波形}

■ 练习题2：

请根据该同学提供的他所使用的信号放大检波电路图：

解释为什么输出波形波动这么大？
指出他的电路中那些参数不合理？

^{▲ 左：信号放大整流滤波电路} ^{右：输出信号OUT1的波形}

■ 练习题3：

下面显示了放大检波后信号分别在高速扫描（50us/格）和低速扫描（500ms/格）下示波器显示的波形，请解释为什么低频显示的波形与高频信号形状相似，但左右好像相反。

^{▲ 左：水平扫描速度为50us/格显示的输出信号波形} ^{右：水平扫描速度为500ms/格显示的输出信号的波形}

■ 采样定理与欠采样

更多解释请参见推文 欠采样 中的解释。

^{▲ 信号采样后波形与信号频率之间的关系}

^{▲ 电视中出现的直升飞机腾起的画面}

▌信标提供商实验 ▌

下面是由信标灯提供者龙邱给出的测试结果。

1.高压输出

采用并联谐振的方式，获得输出电压70V，在电子负载中获得了51.1W的输出。然后随着设置功率的增加，这个功率就不会在上升了。

^{▲ 高要输出下输出功率受限}

因此，在大电压，小电流情况下，无线充电模块具有功率输出限制。

2.低压输出

下面是将输出电压限制在30V，可以看到接收到的电功率达到了68W左右，远超过了50W的功率限定值。

^{▲ 低压输出线获得电功率超过50W}

3.修改U6程序

根据 无线节能信标调试说明-2021-3-3 可以知道由龙邱给出的无线信标中，通过采集功率半桥的工作电流进行反馈，来限制功率半桥的输出功率，进而达到限制输出功率的目标。

因此，通过将原来CONTROL.H中的I_BUS_SET常量由原来1200 降低到800，重新进行测试，测试输出不同电压下的最大输出功率。

（1）输出30V下的功率

修改程序号，在30V下可以将输出功率限制在50W。

^{▲ 修改程序号，在30V下可以将输出功率限制在50W}

（2）输出12V电压

在输出12V下，最大的输出功率为34W。

^{▲ 输出12V下，最大输出功率为34W}

（3）输出电压10V

输出10V下最大输出功率为32W.

^{▲ 输出10V下最大输出功率为32W}

■ 相关文献链接:

第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
火中取栗
无线节能信标调试说明-2021-3-3