[開箱測試] Nokia DT-900 原廠無線充電盤 & Nokia Lumia 820 無線充電原廠背蓋

2012年Nokia推出兩款據有無線充電功能之手機 Lumia 920 & 820，其中920是將無線充電內建在手機之內，而820是透過添購背蓋的方式將手機升級具有無線充電之功能。而手機具有的是接收無線充電能力，而發射電力的無線充電底座是另外購買的，所以同時間Nokia也發售了數款無線充電底座。由於這系列是符合qi無線充電協定的產品，所以只要是購買有qi標示的無線充電底座就可以通用。
今天測試的產品為Nokia DT-900 原廠無線充電盤與 Nokia Lumia 820 無線充電原廠背蓋，因為是預算有限所以就沒有考慮買Lumia 920進行拆解測試，國外網站有920拆解，在無線充電的部份與820是相似的，所以先了解一下820的構造就好。這兩個都是在國內的購物網站買到的，底座兩仟多元，背蓋一仟多元，購買時可以選顏色。



這次購買的是白色底座，訂購時也只剩白色的可以選，在3C產品開箱時拍照就很痛苦了，色溫怎麼調都跟實際的有偏差，所以下列的照片就多包涵了，小弟盡力了。


包裝內容有底座，一個比底座還要大的變壓器，還有一張說明書。


變壓器的規格為輸入AC 100~240V，輸出則為 12V 0.75A (9W)，製造商為salcomp。


底座背面有一些認證標示，這個產品沒有任何開關與按鈕。


背蓋是選購黃色的，非亮面材質，整體上做的相當細緻。


內部主要有兩部份，中間是無線充電模組，上方則是NFC天線接點。


側面有方便按鈕使用的機構件。


接上電源就啟動了。


本次測試針對背蓋無線充電的部份進行，並沒有手機加入。


感應啟動後可以看到底座旁邊的LED指示亮起。


用電表量測發現下方接點電壓並非預期的5V輸出，看來將降壓的工作丟給手機內部的鋰電池充電IC進行了。


為了方便測試,將接點焊上測試點工具，黑色是接地GND，紅色為電源V+輸出，白色與黃色應該是控制訊號傳輸用。


上端也焊上測試點。


上端用LCR表量電感，看到電感量為1.3u H，典型的天線數值。


背蓋輸出接上電子負載來看一下輸出特性。


空載的情況下，可以看到電壓輸出是6.884V。


設定抽電流0.1A，即輸出0.683W，可以看到電壓會掉一些。


設定抽電流0.2A，即輸出1.355W。


設定抽電流0.3A，即輸出2.045W。


設定抽電流0.4A，即輸出2.709W。


設定到抽0.4A以上就會發現輸出電壓大幅下降，所以知道此裝置最大輸出功率大約2.7W。


在輸出2.5W下，內側大約可以量溫度到接近50度。


接下來看一下消耗功率與效率。
待機時非固定的消耗電流，再節電模式下約3mA (即待機消耗12V*3m A=0.036W)


在偵測階段會消耗到89mA(即消耗12V*89m A=1.068W)，不過這個時間很短暫。


感應啟動後，在空載下會持續消耗56mA(即消耗12V*56m A=0.672W)


設定輸出負載為1W下，計算效率 (接收功率/發射功率)%=56.3%


設定輸出負載為2W下，計算效率=69.1%


設定輸出負載為2.5W下，計算效率=70.3%


另外拿TI德州儀器無線充電開發用實驗電路板進行測試。


實驗電路板是第一代的產品採用19V電源，設定輸出負載為2.5W下，計算效率=68.5%


接下來是拆解了，底座外殼並沒有螺絲，其塑膠殼用內勾式固定，需要用工具翹開外殼。


移除上蓋後可以看到有三個線圈。


每個線圈的中間配有一個溫度感測元件，LED是側向發光的SMT款式。


線圈與電路板中間有隔一個金屬片，黏合了線圈與電路板後用螺絲鎖在底殼上。


兩側線圈焊在底側，可以看到溫度感測元件之連接線走在線圈下側。


中間線圈引線走頂側，線圈與電路板之間有磁性材料作為阻擋電磁波使用。


卸除四個固定螺絲後就可以取下電路板模組了。


電路內容大約分成幾個區塊：
1.主控制IC： TI bq500410A
2.節電控制IC： TI MSP430
3.線圈驅動模組：對應線圈A
4.線圈驅動模組：對應線圈B
5.線圈驅動模組：對應線圈C
6.降壓模組:12V轉3.3V
7.電源EMI對策


此電路採用TI bq500410A 方案，其電路在德州儀器網站即可下載，這邊對電路做一些簡單的說明。
變壓器進來的主電源是12V，而主控IC需要3.3V進行操作，所以需要元件6進行PWM型降壓轉換，由於電壓降幅很大與後端3.3V耗電流也可觀，所以不能用線性降壓器取代，PWM切換式降壓電路需要一個電感來進行濾波，所以可以看到照片中6的旁邊有輸出電感。


元件1主控IC是高性能32位元MCU其耗電量很大，所以有元件2一個低功耗的MCU進行節電控制，在待機期間元件2會切斷進到元件1的電力，只有在特定的偵測期間才會喚醒元件1進行工作，所以可以看到待機時會有消耗功率的不同。


有三個線圈需要三組獨立的驅動線路進行控制。


可以看到有三個區塊的電路使用零件一樣，且其GND銅箔層有刻意切開，與主接地層透過較小的連接，此為隔離驅動區的雜訊設計，也可以知道在驅動區塊有相當大的雜訊問題要處理。


用其中一個驅動區塊來進行電路簡單說明：
1.類比訊號切換開關：TI TS5A1066用來切換驅動模組的訊號是否要送回主控IC處理，驅動線圈會接收來自充電背蓋的啟動資料訊號，這些訊號是要送回主控制IC進行分析處理，而在這個電路之中有三個線圈，主控IC卻只有一個資料分析端子，所以需要透過開關進行選擇，只有運行中的線圈組能將訊號送回，在這個系統之中同一個時間只會有一個線圈進行運作。
2.降壓電路：由於元件6最高操作電壓只能到8.8V，而主電源是12V需要降壓調整，這邊採用一個簡單的電晶體降壓方式進行，是一個低成本的方式。
3.下端諧振電容：匹配線圈用接地端。
4.上端諧振電容：匹配線圈用電源端。
5.訊號拾回電感：在TI公版電路中用電阻拾回，但效果沒有用電感來的好。
6.驅動器：TI TPS28225 MOSFET驅動器，驅動開關元件使用。
7. & 8. 開關元件：N-CH MOSFET，典型半橋驅動配置。



最後來看一下電源處理的部份：
1.共模電感：用來阻擋內部電路的雜訊，避免往外跑經由變壓器傳到AC交流系統造成EMI干擾問題。
2.蕭特基二極體：用來消除高頻干擾使用。
3.自覆型保險絲：當電流過大時溫度會上升斷開，等溫度下降後就會自動恢復接合。


接下來拆解接收背蓋的部份，內側貼紙直街撕開後可以看到線圈構造，貼紙與線圈接合面金屬色之材質為磁性材料，可以阻擋無線充電之電磁波打到手機內部，另外一方面會放大線圈之電感量加強吸收無線充電能力。


接收線圈是軟性電路板所製成，好處是可以作的很薄，但因為PCB形式的銅厚不及繞線式線圈，其較高的阻抗在耐電流與效率的表現會差一些。


將整個貼紙移開後就可以看到下端配有電路。


接點是直接在軟性電路板上製作完成。


接收端IC為TI bq501011方案，其輸出電力為未穩壓5V之形式。


上端貼紙撕開後，可以看到一樣是軟性電路板所製成具有天線功能之線圈。


謝謝觀看~