自制无线充发射器电路图

无线充电技术近年来逐渐成为电子设备充电的主流方式之一，其便利性和科技感吸引了大量爱好者尝试自制设备。本文将深入解析自制无线充电发射器（TX）的电路设计原理与实现步骤，结合专业术语与通俗解读，帮助读者理解这一技术的核心要点。

电磁感应与谐振：无线充电的基石

无线充电发射器的核心原理基于电磁感应和谐振技术。简单来说，发射器将电能转换为高频电流，通过线圈产生交变磁场，而接收端的线圈在磁场中感应出电流，从而完成能量传输。这一过程类似于“隔空传电”，但实际设计中需解决效率匹配问题。例如，发射端通常包含功率放大器、谐振电路和天线：功率放大器将电源的低频电流“放大”为高频电流，谐振电路则像“调音师”一样调整频率，确保与接收端线圈的磁场共振。

电路架构设计：从功能需求到模块选择

设计无线充电发射器时，需首先明确功能需求。以Qi标准为例，发射端需支持功率调节、异物检测和通信反馈等功能。电路架构可分为以下模块：

1. 电源转换模块：采用降压电路（如PSM调制）将输入电压降至适合高频转换的级别，其优势在于静态功耗低、设计简单。

2. 谐振与功率放大模块：通过LC谐振电路（线圈与电容组合）生成高频磁场，功率放大器通常选用MOSFET或专用驱动芯片，类似“扩音器”放大信号。

3. 控制模块：集成微控制器（MCU）或SoC芯片，负责调节输出功率并监控充电状态。例如，通过按键可切换5W或更高功率模式，适应不同设备需求。

关键元件选型与效率优化

1. 线圈设计：发射线圈的匝数和直径直接影响磁场强度。例如，直径较大的线圈传输距离更远，但需匹配更高驱动电压。

2. 电容选择：谐振电容的容值需精确计算，与线圈电感形成特定频率（如100-200kHz）。若未使用谐振电容（如某些简易设计），传输效率会显著降低。

3. 散热方案：高功率工作时，需通过风扇或散热片降温。例如，24V电源供电需匹配24V风扇，避免过热损坏元件。

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自制案例：简易无线充电发射器步骤

1. 材料准备：电源模块（12V/2A）、MOSFET驱动芯片（如IR2104）、漆包线（绕制线圈）、谐振电容（0.1μF-1μF）、稳压电路（如7805）及万用板。

2. 线圈绕制：用漆包线绕制直径5cm、匝数20圈的平面螺旋线圈，电感量约为10μH。

3. 电路搭建：

• 将MOSFET与驱动芯片连接，构成功率放大电路；

• 并联谐振电容与线圈，形成LC谐振网络；

• 加入稳压电路为控制模块供电。

1. 测试与调试：用示波器检测谐振频率，调整电容值使频率接近标准值（如110kHz），并逐步增加传输距离观察效率变化。

性能局限与改进方向

简易设计通常仅支持5W输出（适合旧款iPhone），且传输距离短（约3mm）。若需提升功率，可引入Qi协议芯片实现动态调节，或采用多线圈阵列扩大覆盖范围。此外，加入异物检测功能（如通过电流波动判断金属干扰）可增强安全性。

结语：从DIY到标准化生产的跨越

自制无线充电发射器既能深化对电磁理论的理解，也为个性化需求提供解决方案。尽管商用产品在效率与安全性上更优，但通过优化电路设计（如引入SoC集成方案），爱好者亦可逼近专业水平。未来，随着GaN等高效元件的普及，无线充电技术或将在家庭与工业场景中进一步渗透。