无线充电 PCB 的 “安全卫士”：异物检测（FOD）怎么实现？

• 异物会产生 “涡流效应”（类似变压器副边线圈），消耗磁场能量，导致发射端线圈的电感值（L）下降、电阻值（R）增加；
• 电感与电阻的变化会改变线圈的 “品质因数（Q 值，Q=2πfL/R，f 是充电频率）”，Q 值会随异物大小、材质变化 —— 比如一枚硬币会让 Q 值从 100 降至 60，一张金属箔则降至 80。
   
  FOD 的本质，就是通过 PCB 上的电路监测这些参数变化，当变化超过阈值（如 Q 值下降 20%），立即停止充电，避免危险。

方式一：电感 / 电阻监测（最常用，成本低）

• 充电前，PCB 先检测线圈的 “空载参数”（无异物、无接收端时的 L、R、Q 值），作为基准；
• 充电中，持续对比实时参数与基准值，若 L 下降超过 10%、R 增加超过 15%，判定有异物，停止输出；
• 优势是成本低（仅需额外 1-2 个元件）、响应快（100ms 内完成检测）；缺点是精度一般，小异物（如 0.5mm 金属屑）可能无法识别，适合消费级设备（如手机、耳机）。
   
  某手机无线充电器 PCB 采用这种方式，能识别直径≥5mm 的金属异物，响应时间 80ms，符合 Qi 标准安全要求。

方式二：功率损耗监测（精度高，适合大功率）

• 发射端 PCB 通过电流传感器、电压传感器采集输出功率；
• 接收端通过通信电路（如 I2C）向发射端反馈实际输入功率；
• 优势是能识别小异物（如 0.3mm 金属屑，会导致额外 0.5W 损耗），精度比电感监测高 30%；缺点是需要接收端配合，电路复杂，适合大功率场景（如笔记本 65W 充电、电动汽车充电）。
   
  某笔记本无线充电 PCB 用这种方式，能识别 0.2mm 以上的金属异物，避免大功率下异物快速发热。

方式三：额外检测电路（如电容式、红外式，补充防护）

• 电容式：在 PCB 上蚀刻一圈检测电极，形成电容，异物进入会改变电容值（金属异物会让电容值增加），PCB 通过电容检测芯片（如 Microchip MCP6022）识别；
• 红外式：在 PCB 边缘安装微型红外传感器，异物遮挡红外光时触发检测；
• 优势是能识别非金属异物（如塑料膜包裹的金属），缺点是成本高、占用 PCB 空间，通常作为补充防护，与前两种方式配合使用。