怎样自制无线充电器?方法讲解
无线充电系统主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电,或用24V直流电端直接为系统供电。
制作无线充电器需要一定的电子基础知识和动手能力。以下是两种方法,从基础版到功能更完善的版本。重要提示:操作涉及交流电(220V)或大功率USB接口(如QC/PD快充),存在触电、短路、过热等风险。务必谨慎操作,安全第一!对结果不承担任何责任。
核心原理:
利用电磁感应原理。
- 发射端(你的自制充电器): 输入电能 -> 经过振荡电路 -> 在发射线圈中产生高频交变磁场。
- 接收端(手机内的无线充电模块): 内部的接收线圈(在磁场中)感应出交流电 -> 经过整流、滤波、稳压电路 -> 输出直流电给手机电池充电。
- 两者需要遵循Qi标准(最常见)才能兼容。这意味着核心的发射电路和线圈几乎必须使用购买的标准模块才能保证兼容性和基本效率。DIY的重点是供电、整合和外壳。
方法一:基础入门版 (使用USB供电的无线充电发射板)
这是最安全、最简单、最适合新手的方案。
所需材料:
- 核心模块:USB供电的Qi标准无线充电发射板套件:
- 通常包含:控制/驱动电路板 (带主控芯片、驱动芯片、谐振电容、状态指示灯) + 发射线圈。
- 关键点:必须购买现成的支持Qi标准的发射模块套件! 自己绕线圈和设计振荡/控制电路对业余爱好者来说非常困难且无法保证兼容性和效率。
- 购买途径:淘宝、京东、电子元件商城 (如立创商城、贸泽电子等)、Amazon。
- 功率选择:常见5W (最安全)、7.5W、10W、15W (需要匹配的充电器供电能力)。
- 输入接口:务必选择 USB供电型 (输入电压5V)。
- USB电源适配器: 一个能提供足够功率输出的适配器。比如模块是10W,就需要找标称输出至少5V/2A (10W) 的适配器。最好有QC/PD快充协议(如果用QC/PD输入的高功率发射板)。
- 外壳 (可选但推荐): 塑料盒、木盒、3D打印件、旧充电器/手机壳改造等。确保绝缘、散热良好。
- 连接线材 (可选): USB数据线 (用于连接电源适配器和发射板)。
- 工具: 螺丝刀、电烙铁及焊锡 (如果模块需要焊接)、热熔胶枪或双面胶 (固定元件)、万用表 (调试可选)。
制作步骤:
- 准备外壳: 根据发射板尺寸选择或制作合适的外壳。开孔用于放置线圈、指示灯、USB输入接口(如果电源适配器集成在外壳内,还需开孔)。
- 固定发射板:
- 将发射线圈平整地放置在外壳预留位置的中心。通常有粘性背胶,直接粘贴。
- 将控制板固定在合适位置。注意散热。
- 使用热熔胶、双面胶或螺丝固定,确保元件稳固不晃动。
- 连接供电:
- 如果发射板自带Micro-USB或USB-C接口:直接用USB数据线连接到电源适配器。
- 如果发射板是焊接端子:将电源适配器剪断(确保完全断电状态下操作),剥出正负极导线(通常红色为+5V,黑色为GND),用电烙铁焊接到发射板对应的输入焊盘上 (务必区分正负极!反接会烧毁!)。然后用热缩管或电工胶带做好绝缘。
- 安装指示灯/功能元件: 将发射板的LED指示灯对准外壳的孔位(如有)。
- 测试:
- 将支持Qi无线充电的手机(取下厚重手机壳)轻轻放置在发射线圈的中心区域。
- 手机屏幕应显示“正在充电”或出现充电图标。如果没有反应,轻微移动手机寻找最佳充电位置(对准很重要)。
- 观察指示灯是否按模块说明书指示亮起(常亮/呼吸灯/变色等)。
- 最终封装: 确认测试无误后,固定好外壳盖板(螺丝或粘接)。在外壳顶部标注中心位置以提高对准效率。
优点: 安全(使用低压5V USB供电)、简单、成本低、入门快、兼容性有保障(使用标准Qi模块)。 缺点: 功率通常有限(尤其是不支持快充输入的),功能单一(无状态显示、无风扇等),外观需要自己美化。
方法二:增强版 (使用墙插供电的快充无线充电发射板)
更适合有一定电子基础,需要更高功率、多设备充电或更好功能的使用者。 功率更高,操作需更加谨慎。
所需材料 (在方法一基础上增加/替换):
- 核心模块:交流输入(AC-DC)Qi标准无线充电发射板套件: 通常集成AC-DC转换电路(将220V交流电变成直流电)和控制发射电路。
- 输入:直接接市电220V。
- 输出功率:常支持15W或更高。
- 可能包含:多个发射线圈(多设备充电)、风扇(散热)、LCD/OLED屏(显示功率等信息)。
- 强固外壳: 必须能安全容纳220V接线和模块,提供良好散热(尤其是带风扇的),材料需防火阻燃。工程塑料、金属外壳或3D打印(使用高温材料如ABS/尼龙)均可。
- AC电源线及插头: 质量可靠、符合安规的国标电源线和插头。
- 开关(可选): 用于快速切断市电输入。
- 散热材料 (可选): 硅脂、散热片(如果主控芯片需额外散热),风扇位置需有开孔。
- 螺丝/连接件: 用于牢固固定高压部件。
- 更专业的工具: 万用表(必备,用于测量电压、通断,操作高压务必先断电后用万用表确认!)、压线钳(如使用端子接线)、电工胶带、绝缘套管。
制作步骤:
- 安全准备(至关重要!):
- 断电操作: 所有操作必须在断开市电的情况下进行!
- 绝缘: 裸露导线连接后必须用热缩管、电工胶带或端子帽可靠绝缘,避免任何铜线暴露。
- 固定: 所有高压部件必须牢固固定在外壳内,防止晃动导致短路或拉脱线头。
- 安全距离: 高压部分之间、高压与低压之间、高压与金属外壳之间要保持足够的电气间隙和爬电距离。阅读模块规格书。
- 外壳接地: 如果模块或电源线有接地引脚,务必将其可靠连接到金属外壳上(如果用金属外壳)。
- 开孔: 按模块需求在外壳开孔:电源线入口、散热孔、指示灯孔、显示屏孔、风扇进/出风口。
- 安装核心模块:
- 将发射线圈固定在指定位置中心。
- 将控制主板固定在散热良好位置。若需涂硅脂或加散热片,请按要求操作。
- 安装风扇(如有),确保风向朝向预设散热通道。
- 连接市电(极其关键):
- 将国标电源线的火线(L) (通常是棕色、红色、或标有
L)、零线(N) (通常是蓝色、黑色、或标有N)对应连接到发射板输入端子(务必仔细看模块标识或说明书!)。 - 如果模块有接地(E/GND)端子,将电源线的地线(黄绿色或绿色)连接到该端子。
- 使用压线端子(线鼻子)确保连接牢固(推荐),或直接将导线拧紧在端子螺丝下(注意压紧,避免虚接发热)。
- 完成后用万用表通断档检查火线/零线绝不能短路,也不能与外壳/低压部分导通!再用万用表电压档(在安全环境下通电后)检查输入电压是否符合预期(AC220V)。
- 所有高压连接点必须做好可靠绝缘处理!
- 将国标电源线的火线(L) (通常是棕色、红色、或标有
- 连接开关(如果添加): 将开关串联在火线(L)路径上。
- 安装其他部件: 装好指示灯、显示屏等。
- 低压部分连接: 安装固定接收端(如果有单独接收板)、连接风扇电源、显示屏排线等低压部分。
- 总装与测试:
- 仔细检查所有接线、绝缘、固定。
- 接通市电。 (内心保持高度警惕)
- 观察指示灯、风扇是否正常启动(如果模块支持待机激活)。
- 放置手机在发射线圈中心测试充电是否正常。尝试不同位置。
- 观察显示屏(如有)信息是否正常。
- 触摸外壳和部件,检查是否有异常发热点! 如有立即断电检查。
- 最终封装与安全测试: 确认所有功能正常后,牢固锁紧外壳(避免用户可以随意打开触及高压部分)。
优点: 功率更高、功能更完善(多设备、状态显示等)、集成度可能更好。 缺点: 风险高(涉及220V高压)、复杂度高、成本高、安全要求极其严格、兼容性依赖于模块。
关键注意事项和警示!
- 高压危险 (特别是方法二): 220V市电有致命危险!没有相关知识和充分安全意识及动手能力,强烈不建议尝试方法二! 方法一使用5V USB供电相对安全。
- 短路风险: 焊点或导线处理不当极易引起短路,导致火花、熔毁、甚至火灾。尤其在高压端。
- 过热风险: 无线充电本身有能量损耗(效率不到100%),会发热。功率越高发热越大。不良散热设计会导致元件过热损坏、外壳熔化、甚至起火。使用合格元件,提供足够散热空间(开孔、风扇)。
- 电磁干扰: 高频振荡电路会产生电磁干扰(EMI)。使用屏蔽线、金属外壳、磁屏蔽材料(如铁氧体片)可一定程度缓解。避免靠近敏感电子设备(如助听器、心脏起搏器等)。
- 对准问题: 发射线圈和接收线圈需要基本对准,偏移太多会大幅降低效率甚至无法充电。将发射线圈固定在外壳正中心位置,并在外壳顶部做好中心标记有助于对准。
- 兼容性: 使用购买的支持Qi标准的模块是保证兼容主流设备(iPhone 8及以上,大部分支持无线充电的安卓手机)的唯一途径。
- 效率: DIY的无线充电器效率通常会比品牌成品低(可能有更多能量转化为热能)。使用高效的QC/PD快充电源适配器能提高整体效率。
- 安全认证缺失: DIY产品没有经过任何安全认证(如3C, CE, FCC),存在潜在安全隐患。自担风险!
- 动手能力: 需要基础的焊接、电路识别、工具使用能力。
结论:
- 对于绝大部分普通用户,强烈推荐方法一(使用USB供电的Qi无线充电发射板套件)。这是最安全、最简单、最易实现的入门方案。制作成功率高,乐趣也不小。
- 方法二(市电输入)只适合具备扎实电子技能、深刻理解安全规范、且愿意承担风险的极客或爱好者。安全性是首要考虑因素。
- 请再次严肃评估自己的技能和风险承受能力!安全永远是第一位的! 如果感到有丝毫犹豫或不确定,购买品牌无线充电器是更明智、更安全的选择。市场上有很多性价比很高的产品。
祝你(在确保安全的前提下)制作成功!
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陈文博
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