【华秋推荐】无线充电的原理与解决方案

工业和信息化部近日印发《无线充电（电力传输）设备无线电管理暂行规定》。规定”适用于生产或者进口在国内销售、使用的移动通信终端无线充电设备、便携式消费电子产品无线充电设备，以及电动汽车（含摩托车）无线充电设备，该规定将于 2024 年 9 月 1 日起正式施行。

这意味着包括智能手机、移动电源、家用无线充电器、车载无线充电器在内的这些产品，无线充电功率放开到 80W，比起之前快了不少。不得不说，这对无线充电的铁粉来说，是个不错的消息。如果你没有长期使用过无线充电，那么就很难体会到这项技术的便利。

不知道大家有没有遇到过下面这种场景，外出出差，电脑是 Type-c 口、手机是 ios 口、充电宝是 MicroUSB 口，出门带一堆的线，这时你不禁感叹“要能无线充电该有多好！”

那什么是无线充电？无线充电的原理是什么？无线充电有什么优缺点？我们一起来看看~

什么是无线充电？

无线充电，也叫作无线电力传输，是一种将电力隔空传输至接收设备的技术。1890 年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）就已经做了无线输电试验。磁感应强度的国际单位制也是以他的名字命名的。

2007 年 6 月 7 日，麻省理工学院的研究团队把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波，成功点亮了 2 米外的一个灯泡，点亮了无线电能传输的科技树。

目前，无线电能传输技术已经被广泛应用在日常生活中，各式各样的无线充电手机、手表层出不穷。此外，它也可用于电动汽车、植入式医疗等领域，为人们的生活带来诸多便利。

无线充电的原理是什么？

“所谓的无线充电技术，就是我们中学物理课上学过的‘电生磁、磁生电’的原理。以手机为例，手机的充电器中有一个磁芯，外面绕有线圈，能将电转换为电磁场，而电磁场能够在空间传播，同时，手机中也有一个相应的接收线圈，这个接收线圈接触到充电器发出的电磁场后，在接收器的接收线圈中引起电磁感应，产生交流信号。最后，接收器的电路将交流信号转化为直流信号，经过一定的电路进行处理，就可以给手机充电了。简单来说，就是无线充电器把电转化为磁，设备把磁转化为电，实现充电。

无线充电有哪些优缺点？

相较于传统的有线充电模式，无线充电最大的优点在于便捷性。无需插拔充电线，只需将设备轻轻一放，就可以实现充电。另外，无线充电也更具安全性。充电线和插头的消失有效规避了充电线老化、插头漏电的问题。

但是无线充电技术也有个最大的缺点就是就是充电效率低，速度慢。这是因为无线充电过程中，能量在空气中传播时，发生了损失。这部分能量会转化为热能，导致充电器和设备发热。相比之下，有线充电直接通过导线传递能量，损耗较少，充电速度更快。

沁恒微电子针对无线充电提供了详细的解决方案

无线充电管理芯片 CH246，单芯片集成无线充电收发模块及小信号解码电路，外加部分自定义软件可轻松实现 WPC Qi 等各类无线充电方案。支持 PD2.0、BC1.2 多种协议快充输入，支持 5W、7.5W、10W、15W 无线充电输出。CH246 片内集成 FSK/ASK 解码，过压过流过温检测保护，集成度高，外部器件少，可广泛应用于各类无线充电底座支架等设计。

方案特点

• 支持 5V-12V 输入电压

• 支持 5W、7.5W、10W、15W 无线充电输出功率

• 输入支持 PD2.0、BC1.2 等多种快充协议

• 支持半桥、全桥输出模式

• 内部集成硬件过压、欠压、过温保护

• 内部集成电流检测差分运放，硬件过流保护

• 内部集成 FSK/ASK 解调模块，外部器件只需少量阻容

• 支持静态、动态 FOD 检测

• 支持 NPO、CBB、X7R 电容，使用 NPO 电容时效率可达 85%

• 独立 2 路 LED 状态指示灯

• 典型静态功耗 25mW

PCB 设计注意事项

下图（左）为 CH246D 芯片电流差分采样输入设计参考。R7 为 0 欧姆电阻，R7 只是为了更好的表 示 GND 网络的取样点。下图（右）为 H 桥电流回路参考设计，要求电流回路越短越好，走线尽可能粗。C1、C2 放置在 电流回路输入端。

CH246D+MOS 双线圈单充拓展方案

此外，沁恒微还有更多基于 CH32 的电机控制方案运用

沁恒微电子推出的基于 RISC-V 和 Cortex-M3 内核设计的工业级 32 位通用 MCU，广泛应用于工业控制、消费电子和家用电器等各个领域。由于其运算速度快，支持硬件压栈和硬件除法器，集成多个高级和通用定时器，内置多路高速双 ADC 和模拟运放，使其在电机控制应用领域有着较好的性能优势。相关型号 CH32V303、CH32V203、CH32F203、CH32V103、CH32F103

MCU 特点

• 主频高达 144MHz

• 支持单周期乘法和硬件除法器

• 支持两级硬件堆栈

• 最高 256KB Flash，64KB SRAM

• 双路 12 位高速 ADC，最多支持 16 路采样通道

• 支持通用 DMA、CAN、SPI、UART 和 I2C

• 内置模拟运放比较器，最多支持 4 路

方案特点

• 支持永磁同步电机(PMSM)、无刷直流电机(BLDC)、直流电机(DC)、开关磁阻电机(SRD)、感应电机(IM)等多种电机的调速控制或位置控制

• 支持 FOC 控制、方波等无感控制方案，支持龙伯格、旋转坐标系锁相等无位置观测方案

• 支持 HALL、增量编码器等多种有感控制方案

• 无极调速，调速比 30:1

• 启动迅速，运行平稳，启动成功率 100%，适应不同负载

• 安全可靠，过欠压保护、超欠速保护、过温保护、软硬件过流保护、启动保护、堵转保护和缺相保护

典型应用

关于以上沁恒微电子产品，客户可直接通过华秋商城采购！作为本土“元器件电商”的“探索者”之一，华秋商城致力为全球电子产业创造价值，向客户提供围绕“品牌选型+现货采购+海外代购+BOM 配单”的全流程服务。通过与全球 3000 多家原厂品牌及代理商搭建战略合作伙伴关系，华秋商城可直接获得原厂货源，并可为用户提供从方案设计到各类元件采购的一站式解决方案，包括 BOM 配单一键采购、PCBA 加工。