无线充电设备的CE和FCC认证解析

　　21世纪的今天，全球手机用户多达30亿，智能手机占了市场的大多数，然而智能手机的电量续航却比非智能手机续航能力差许多，往往用上半天手机就会没电，而手机没电需要充电却怎么也找不到充电器，只因充电器跟其它一般“黑”的电子产品充电器搞混在一起，电线纠缠不清；好不容易插上接口却迟迟未见充电，只因充电器用得太久，日积月累的灰尘早已侵蚀到了线路；好不容易充上电却有电话打进来，拖著有限的数据线原地踏步，提心吊胆辐射的危害……种种不良用户体验遭诟病早已不是新鲜事，而呼声最高的无线充电技术的解决方案也在近年得到了长足发展，并得到市场认可。

　　目前最主流的电磁感应方式及磁共振方式的无线充电设备，依照其技术参数及使用环境的不同,可分为四种常见的无线充电技术。

　　电磁感应方式

　　利用电磁感应原理进行充电，其工作原理类似于变压器。在发送端和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流提供给用电设备。采用电磁感应方式时，送电线圈与受电线圈的中心必须完全吻合，稍有错位，传输效率就会急剧下降。

　　磁共振方式

　　排列在磁场中的相同振动频率的线圈，利用共振原理，将电力(能量)从一个线圈传送到另外一个线圈。相比电磁感应方式，磁共振方式利用共振可延长传输距离，且无需线圈的位置完全耦合。

　　电场耦合方式

　　利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力，具有抗水平错位能力较强的特点。

　　无线电波方式

　　原理类似于早期使用的矿石收音机，主要由微波发射装置和微波接收装置组成，接收电路可以捕捉到反射的无线电波能量，在随负载做出调整的同时保持稳定的直流电压。

　　表1四种无线充电技术指标及特征

　　当前无线充电市场上主流的两种无线充电方式：一是电磁感应方式，主要由无线充电联盟(WPC)推广使用；二是磁共振方式，主要由无线电力联盟(A4WP)推广使用。为了提高联盟内产品间的互操作性，上述各联盟都推出了各自的自愿性认证，对此本文不作详细介绍。以下主要对无线充电设备的欧盟及北美市场准入，即CE及FCC对无线充电设备的强制性认证进行说明。

　　FCC认证要求

    FCC针对低功率(小于5 W)、紧耦合、电磁感应方式工作的无线充电装置，提出应满足KDB 680106 D01《低功率无线充电设备的电磁辐射实施细则》的要求。KDB 680106 D01规定了使用无线充电技术的充电装置的产品认证程序，主要包括以下几个方面：定义该文件的使用范围；指明了该文件所列产品应遵循的EMC、RF和SAR的测试要求；说明了FCC认可的无线充电技术；总结产品认证程序中所需的技术和文件要求。

　　对于高功率(大于5 W)、松耦合，有一定传输距离的无线充电技术，如磁共振方式，需要提交PBA(PermitBut Ask)文件，以确认符合FCC规定要求。PBA文件包括申请认证产品所使用的工作方式、工作频率、射频传导功率、全向辐射功率、SAR值等技术规格参数，必要时需提供产品技术规格书和操作手册作为佐证。

　　根据KDB 680106 D01规定，工作频率大于9 kHz的无线充电装置被认为是有意发射，需要符合FCCpart15和/或part18的要求。其中part18主要针对EMC方面，包含辐射骚扰测试和传导骚扰测试，part15主要针对RF方面，包含传导功率、辐射功率、占用带宽、杂散等测试项目。采用何种法规取决于该装置的工作方式以及在充电和被充电装置间是否有数据通信：仅用于电源管理的控制信号，没有数据传输功能的装置，只需满足FCC part18的要求；具有数据传输功能的装置需要同时符合FCC part15和FCC part18的要求。

　　对于移动和便携的无线充电装置，需要进行电磁辐射的例行环境评估：如果该无线充电装置的设计和实际操作符合离人体距离大于20 cm的手持条件，采用容许的最大辐射(MPE)限值进行评估；其他不大于20 cm的使用条件，则需要按照SAR限值进行评估。对于典型桌面型应用，例如无线充电垫，则需要按照10 cm的距离对产品六个面进行射频辐射的评估。以下条件全部满足的无线充电产品可豁免射频辐射的评估：

　　1.功率传输频率小于1 MHz；

　　2.初级线圈的输出功率小于5 W；

　　3.无线供电系统仅包含初级线圈和次级线圈；

　　4.终端装置是嵌入或者直接插入到发射机中；

　　5.发射机的最大耦合面积为60~400 cm2；

　　6.发射线圈10 cm处的泄漏磁场强度小于MPE限值的30%。

　　销往北美的无线供电装置不仅要考虑EMC的测试，也要根据不同的产品设计和实际使用条件进行RF、SAR、MPE甚至无线设备助听器兼容性(HAC)的评估，以满足FCC法规的要求。

　　CE认证要求

　　销往欧盟的无线供电装置根据其不同的设计和使用条件可分为三类：第一类，在充电装置和被充电装置之间只有电源管理和控制信号，没有数据通信功能，需要符合相应EMC指令要求；第二类，充电装置和被充电装置之间有数据通信功能并且和电源管理和控制信号使用相同工作频率，需要同时符合相应R&TTE(SRD)和EMC指令要求；第三类，充电装置和被充电装置之间有数据通信功能并且和电源管理和控制信号使用不同工作频率，针对充电功能应符合EMC指令，针对数据通信部分应符合R&TTE(SRD)指令。详细测试要求参见表2。

表2 无线充电装置的CE 认证要求