无线充电器的方案设计主要围绕 能量传输原理、技术标准 和 应用需求 展开。以下是常见的无线充电器设计方案分类和技术要点：

一、按技术原理分类

1. 电磁感应式（主流方案）

   • 原理：利用发射线圈（TX）和接收线圈（RX）的电磁耦合传输能量（类似变压器）。
   • 特点：
     • 传输距离短（通常≤10mm），需设备紧密贴合充电板。
     • 效率较高（70%~85%），成本低。
     • 代表标准：Qi标准（WPC联盟制定，手机/耳机主流方案）。
   • 应用场景：手机、TWS耳机、智能手表等消费电子产品。

2. 磁共振式

   • 原理：通过发射端和接收端谐振线圈的磁场共振传输能量（频率通常6.78MHz）。
   • 特点：
     • 传输距离更远（可达50mm~100mm），位置自由度更高。
     • 可同时为多设备充电，但效率略低（60%~75%）。
     • 代表标准：AirFuel Resonant（兼容部分Qi设备）。
   • 应用场景：多设备充电桌面、智能家居（如扫地机器人自动回充）。

3. 射频无线充电（新兴技术）

   • 原理：将电能转为射频信号（如2.4GHz），通过天线发射，由接收端整流转化为直流电。
   • 特点：
     • 传输距离远（数米），但效率极低（＜10%）。
     • 适合低功耗设备（如IoT传感器）。
   • 代表技术：Energous WattUp、AirFuel RF。

4. 其他技术

   • 超声波：声波传输能量（实验阶段）。
   • 激光充电：定向光能传输（高功率场景）。
   • 磁谐振耦合扩展：大功率电动汽车无线充电（如SAE J2954标准）。

二、按功率等级和应用场景分类

三、核心模块设计方案

1. 发射端（TX）设计

   • 主控芯片：支持Qi协议的MCU（如IDT、NXP、易冲无线方案）。
   • 功率拓扑：H桥逆变电路（将直流转为高频交流）。
   • 线圈设计：
     • 单线圈：低成本，需精确对准。
     • 多线圈阵列：扩大充电区域（如Apple MagSafe）。
   • 异物检测（FOD）：通过功率损耗监测金属异物，确保安全（Qi强制要求）。

2. 接收端（RX）设计

   • 整流电路：桥式整流 + LDO/降压IC（将交流转为设备可用直流）。
   • 通信模块：通过负载调制向TX反馈电压/电流需求（Qi BPP/EPP协议）。
   • 集成方案：芯片级模组（如ST、TI、伏达半导体方案）。

3. 关键技术优化

   • 效率提升：低阻线圈（利兹线）、GaN功率器件减少损耗。
   • 温控设计：温度传感器 + PWM降功率策略。
   • EMI抑制：屏蔽材料（铁氧体片）、频率调谐降低干扰。

四、设计挑战与趋势

• 挑战：

  • 散热管理（高功率下线圈发热）。
  • 成本控制（多线圈/磁共振方案成本高）。
  • 标准化兼容（不同品牌快充协议互操作性）。

• 创新方向：

  • 空间充电：多设备无感充电（如小米隔空充电）。
  • GaN集成：减小体积，支持更高频率。
  • 双向充电：设备反向为配件供电（如手机充耳机）。
  • 动态充电：电动汽车行进中充电（道路嵌入线圈）。

五、主流方案对比

总结：无线充电方案需权衡 效率、距离、成本、安全性 四要素。目前电磁感应（Qi）仍是消费电子主流，而磁共振和射频技术为未来空间自由充电提供可能。设计时应优先考虑兼容性（如Qi认证）、散热能力及用户体验优化。