买无线充电器时,我们常看到 “兼容 Qi 标准”“支持 AirFuel” 的宣传,这些标准背后,其实是无线充电 PCB 的参数与电路设计差异 —— 如果 PCB 只适配一种标准,就可能出现 “手机能充,耳机充不了” 的问题。今天从科普角度,拆解无线充电主流标准的差异,以及 PCB 如何实现多标准兼容,帮你搞懂 “兼容性设计的关键在哪”。
首先要明确:无线充电标准的核心是 “统一参数与通信协议”,避免不同品牌设备无法互通。目前主流有两大阵营,参数差异显著:
由无线充电联盟(WPC)制定,覆盖 5W-65W 功率,核心参数:
- 频率:110-205kHz(5W 用 110kHz,15W 用 135kHz);
- 线圈电感值:发射端 10-15μH(5W)、15-20μH(15W),接收端 8-12μH;
- 通信协议:采用 “幅度键控(ASK)”,发射端与接收端通过线圈磁场传递信号(如接收端向发射端反馈 “需要 5W 功率”);
- 适用场景:手机(苹果、安卓)、耳机、智能手表、平板,全球 90% 以上的消费级无线充电设备支持 Qi。
由 AirFuel 联盟制定,分磁共振与电磁感应两种技术,核心参数:
- 频率:磁共振 6.78MHz(远距离,10-30cm),电磁感应 110-400kHz(近距离);
- 线圈电感值:磁共振发射端 2-5μH,接收端 1.5-4μH;
- 通信协议:采用 “蓝牙低功耗(BLE)”,比 Qi 通信距离更远、抗干扰更强;
- 适用场景:笔记本(65W)、电动汽车(3.3kW)、医疗设备,适合大功率或需要远距离充电的场景。
此外,还有一些厂商私有标准(如苹果 MagSafe,基于 Qi 扩展),主要增加了 “磁吸定位”(PCB 上集成磁体定位区域),线圈参数与 Qi 15W 一致,属于 Qi 的增强版。
无线充电 PCB 要实现多标准兼容,需从 “线圈参数可调”“电路协议适配”“功率模块切换” 三方面设计:
不同标准的线圈电感值、频率差异大,PCB 需设计 “可切换线圈” 或 “电感补偿电路”:
- 多线圈切换:在 PCB 上集成 2 组线圈(一组适配 Qi,一组适配 AirFuel),通过 PCB 上的继电器或 MOS 管切换,比如手机充电器 PCB 集成 “Qi 线圈(12μH,110kHz)+ AirFuel 线圈(3μH,6.78MHz)”,检测到不同设备时切换对应线圈;
- 电感补偿:单线圈配合可切换电容(如 PCB 上并联 2-3 个不同容量的电容),通过 MCU 控制电容接入 / 断开,改变线圈的谐振频率(f=1/(2π√(LC))),比如 Qi 标准接入 100nF 电容(谐振 110kHz),AirFuel 接入 10nF 电容(谐振 6.78MHz),实现 “单线圈适配多频率”,比多线圈节省 30% PCB 空间。
不同标准的通信协议不同,PCB 需集成兼容多协议的芯片:
- 选用支持 Qi ASK 与 AirFuel BLE 的双模 MCU(如 STM32WB 系列),或在 PCB 上集成专用协议芯片(如 TI CC2541);
- 充电前,PCB 先发送 “标准探测信号”(如 Qi 的 110kHz、AirFuel 的 6.78MHz),根据设备反馈的信号类型,切换对应通信协议;
- 比如某多兼容无线充电器 PCB,探测到手机反馈的 Qi ASK 信号,就用 Qi 协议通信;探测到笔记本反馈的 AirFuel BLE 信号,就切换到 AirFuel 协议,实现 “自动识别、自动适配”。
不同标准的功率范围不同,PCB 需设计可调功率模块:
- 采用 “可调节电源芯片”(如 TI TPS5430,输出电压 5-20V 可调),配合电流传感器,根据标准需求调整输出功率(如 Qi 5W 输出 5V/1A,AirFuel 65W 输出 20V/3.25A);
- 大功率场景(如 65W),PCB 上增加散热铜箔(面积≥5cm²)、散热过孔,避免功率模块发热影响兼容性。
实现多标准兼容,需要 PCB 设计与标准参数的精准匹配,而捷配在无线充电 PCB 兼容性设计上拥有专业能力:首先,捷配熟悉 Qi(5W-65W)、AirFuel(磁共振 / 电磁感应)、MagSafe 等标准的核心参数,可设计 “多线圈切换” 或 “电感补偿” 方案,单线圈适配多频率,节省 PCB 空间;其次,支持集成 STM32WB 等双模 MCU,或专用协议芯片,实现 Qi ASK、AirFuel BLE 协议自动切换;功率模块方面,预留可调电源芯片布局,输出电压 5-20V 可调,覆盖 5W-65W 功率;此外,捷配会对兼容型 PCB 进行多标准测试(如 Qi 5W/15W、AirFuel 65W),确保不同设备都能正常充电,兼容性达标率≥98%。无论是消费级多设备兼容,还是工业级大功率兼容,捷配都能提供精准的无线充电 PCB 解决方案。