本文所讨论参数,均有论文,仿真和实测支撑,也欢迎感兴趣的小伙伴一起讨论。
有个笑话,说是18年无线充白牌热销的时段,单片机没赚到钱,壳料没赚到钱,pcba也没赚到钱,钱都被卖NP0电容和磁芯赚了。
前者代理缺货那段我自己在柜台买过,朋友价一颗2元钱,然后单发射端参考设计需要400nF,也就是104x4颗... ...
后者大家可以自行上淘宝搜索A11,用细铜线或者更考究的用里兹线绕,工艺复杂,价格不便宜,(这还是没算模具成本,因为我们是世界工厂,配件基本上不用考虑自己开模,都有现成),批量也要大几毛。
所以么,狠狠的薅了一波羊毛以后,大家也都精了,电容直接上薄膜电容cbb,个子大点,但是也能忍,参数相当。线圈呢,也直接pcb上直接绘制了。
CBB电容是成熟工艺,比比价,买就是了,没啥好说,pcb这里面讲究的东西多一点,咱们唠叨几句。
尺寸是由壳料决定的,这个能不能腾挪出空间,要跟结构一起努力了。
设计原则,自感大,互感大,内阻小,(QI的传输频率是175KHz,属于低频,直流内阻优先,适当的考虑交流内阻),多股线优于单股线,多层线圈优于单层线圈。
有条件的做一下仿真,没条件的经验值可以参考 -
空载待机功耗约在50mW(5V下,也就是系统10ma电流左右,这个用国产器件还不一定能达到),很小功率的无线充效率很差。比如你小于100ma(500mW)的话,可能效率也就30%;500mA,可能效率60%。
温升在这个级别的功耗面前并不明显,比如2.5W下面,即便有一半能量以热的形式散发出来,也才1W,而即便对于贴片的电源ic,1W能带来的温升也不过才40度。(考虑到pcba对散热的正面作用,以及壳料间隙,预估室温下工作,这个级别的功耗下,带来的温升不会高于20度)
A11线圈,加了导磁片后,直径大约是50mm见方或者见圆,10匝绕的线圈部分40mm出头,选择单层还是双层绕线,取决于需要的感量,10匝基本可以做到QI协议标准要求的6uH以上。如果感量还不够,并且也没办法绕更多匝,那么在线圈中心加磁铁可以显著(翻翻)增加感量。(因为互感量和自感量在其他条件相同情况下是正比的,所以本段没有区分,有导磁片的情况下,这个比值大约7成);
参数是有互相制约,或者说互相矛盾的一面的。比如(同等尺寸),感量大当然好,但是这就意味着线圈更长,内阻也就增加了,品质因数就降低,效率就降低。
单纯的外径变化对自感没有影响,单纯的内径变化对自感有线性增影响。
对于A11这个size的线圈,内径10mm大约就可以做到自感7uH。
同时,内径不变,匝数于自感也是线性增关系;外径不变,匝数与内径变化方向相反,所以会存在一个极值。通常来说,满足QI标准的线圈,匝数在20,内径20mm,垂直距离5mm。
如果通讯频率进一步提高,达到MHz级别,那么必须考虑交流阻抗的显著增加,这种情况下,把走线做多股并排,乃至采用双层板的top和bottom仿里兹线的走法,就越发有必要。