无线充电技术详解：原理、芯片选型与应用场景
一、无线充电技术概述
无线充电技术（Wireless Charging Technology）是一种通过电磁场实现电能传输的技术，无需物理连接即可为电子设备充电。这项技术近年来快速发展，已成为消费电子、汽车电子和医疗设备等领域的重要供电解决方案。
二、无线充电工作原理
1. 电磁感应式（主流技术）
[发射端TX] AC电源 → 发射线圈 → 交变磁场 → [接收端RX] 接收线圈 → 整流滤波 → 电池充电
工作频率：110-205kHz（Qi标准）
传输距离：0-10mm（最佳3-5mm）
效率：通常70-85%
2. 磁共振式
工作频率：6.78MHz（A4WP标准）
传输距离：可达50mm
支持一对多充电
效率：60-70%
3. 射频无线充电
工作频率：2.4GHz/5.8GHz
传输距离：数米
效率：较低（约10-30%）
适合低功耗IoT设备
三、无线充芯片关键选型参数
1. 基础参数
| 参数 | 说明 | 典型值 |
|---|---|---|
| 输入电压范围 | 芯片工作电压 | 4.5-24V |
| 输出功率 | 最大充电功率 | 5W/10W/15W 工作电压*工作电流 |
| 工作频率 | 电磁场频率 | 110-205kHz |
| 效率 | 能量转换效率 | >75% |
| 协议支持 | Qi BPP/EPP等 | Qi v1.2.4 |
部分客户还会需要有自定义协议的需求，需要进行数据信号传输。
2. 保护功能参数
| 参数 | 重要性 |
|---|---|
| 过压保护(OVP) | ★★★★★ |
| 过流保护(OCP) | ★★★★★ |
| 过热保护(OTP) | ★★★★☆ |
| 异物检测(FOD) | ★★★★★ |
| 过放电保护 | ★★★☆☆ |
3. 高级特性
多模式支持：BPP(5W)/EPP(15W)
双向充电：支持TX/RX模式切换
数字解调：提高通信可靠性
自适应调频：优化效率
集成MCU：减少外围元件
四、主流无线充芯片方案对比
1. 发射端(TX)芯片
| 型号 | 厂商 | 功率 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| IDTP9242 | 英飞凌 | 15W | 高集成度 | 车载充电器 |
| STWLC68 | ST | 15W | 支持双向 | 多功能充电座 |
| BQ51221 | TI | 5W | 低成本 | 入门级充电器 |
| MP-A11 | MPS | 15W | 高效率 | 快充适配器 |
| CWQ1100 | 易冲无线 | 50W | 大功率 | 笔记本电脑充电 |
2. 接收端(RX)芯片
| 型号 | 厂商 | 功率 | 特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| P9221 | IDT | 15W | 高集成 | 智能手机 |
| STWLC33 | ST | 5W | 超小封装 | TWS耳机 |
| BQ51050 | TI | 5W | 经典方案 | 可穿戴设备 |
| MAX77960 | Maxim | 15W | 低发热 | 平板电脑 |
| CWQ1000 | 易冲无线 | 30W | 大功率 | 笔记本电脑 |
五、无线充电应用场景
1. 消费电子领域
智能手机：iPhone、三星Galaxy系列等
可穿戴设备：Apple Watch、TWS耳机
家用电器：电动牙刷、剃须刀
2. 汽车电子
车载无线充电板（前装/后装）
电动汽车无线充电系统（研发中）
3. 医疗设备
植入式医疗设备充电
医疗检测设备无线供电
4. 工业应用
危险环境设备充电
旋转设备无接触供电
六、设计注意事项
线圈设计：
线圈材质：利兹线或多股绞合线
线圈形状：圆形（效率高）或方形（空间利用率高）
典型电感值：10-30μH
散热设计：
使用导热垫片
避免金属物体靠近
保证良好通风
EMI抑制：
添加屏蔽层
合理布局滤波电路
使用EMI吸收材料
测试验证：
Qi协议兼容性测试
效率测试（不同距离/偏移）
温升测试（满负荷）
七、未来发展趋势
更高功率：从15W向50W+发展
更长距离：10cm以上中距离充电
空间自由：桌面级大范围充电
智能充电：基于AI的功率动态调整
多设备协同：同时为多个设备优化充电
结语
无线充电技术正在改变我们的充电方式，随着芯片性能提升和标准统一，其应用场景将不断扩大。工程师在选择无线充芯片时，需要综合考虑功率需求、效率、成本和特殊功能要求。希望本文能为您的无线充电项目提供有价值的参考。