电磁感应式 无线充电结构框图
这是最基础和常见的无线充电方式,其原理类似于一个松散耦合的变压器。
（图片来源网络，侵删）
结构框图详解
这个系统主要由两部分构成：发射端和接收端。
发射端 (Tx - Transmitter / 充电底座)
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输入电源
- 功能：提供外部交流电，通常是市电（如220V AC）。
- 示例：USB适配器、墙壁插座。
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AC/DC 整流模块
- 功能：将输入的交流电转换为直流电，因为后续的逆变电路工作在直流电下。
- 示例：桥式整流电路。
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功率因数校正 模块
（图片来源网络，侵删）- 功能：优化输入电流波形，使其与电压波形同相，减少谐波失真，提高电源利用效率，并满足能效标准（如ErP）。
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DC/AC 逆变模块
- 功能：这是发射端的核心，将直流电转换为高频交流电（通常在 20kHz - 200kHz 范围内）。
- 关键元件：由功率开关管（如MOSFET）组成的桥式电路，通过PWM（脉宽调制）技术控制开关频率。
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驱动与控制单元
- 功能：
- 驱动：生成精确的PWM信号，控制逆变模块中功率开关管的开关时序，确保输出稳定的高频交流电。
- 控制：实时监测系统状态（如输出功率、温度），通过通信模块与接收端进行通信，协商充电参数（如功率等级），并实现异物检测、温度保护等功能。
- 功能：
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发射线圈
- 功能：一个平面电感线圈，当高频交流电通过时，它会产生一个交变磁场，这个磁场是能量传输的载体。
接收端 (Rx - Receiver / 手机/设备)
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接收线圈
（图片来源网络，侵删）- 功能：平面电感线圈，当它进入发射端产生的交变磁场中时，会根据电磁感应原理产生感应交流电。
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AC/DC 整流模块
- 功能：将接收线圈感应出的高频交流电转换为直流电。
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电压调节/稳压模块
- 功能：由于线圈间的耦合效率、距离等因素会影响感应电压，此模块负责将不稳定的直流电转换为设备所需的、稳定的低压直流电（如5V, 9V, 15V等）。
- 示例：采用同步整流技术的Buck（降压）或Boost（升压）电路。
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输出接口
- 功能：将转换后的电能通过有线方式（如USB-C端口）输送给设备的电池。
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通信与控制单元
- 功能：通过反向通信模块（通常利用负载调制技术，微弱地改变接收线圈的阻抗，从而影响发射端的电流）向发射端发送信息，如设备识别、所需功率、充电状态等。
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电池管理系统
- 功能：对于手机等设备，此模块负责管理充电过程，包括恒流充电、恒压充电、充电状态监测、温度保护等，确保电池安全。
磁共振式 无线充电结构框图
磁共振式在电磁感应式的基础上增加了电容，使发射端和接收端的线圈与电容形成一个LC谐振电路，当两个电路的谐振频率一致时，能量可以通过磁场以“共振”的形式高效传输，距离更远，且允许多个接收端同时从一个发射端获取能量。
结构框图详解
磁共振式的框图与电磁感应式非常相似,最核心的区别在于增加了谐振电容。
发射端 (Tx - Transmitter / 共振充电板)
- 电源与控制单元：与感应式基本相同，负责AC/DC转换、PFC、逆变控制和通信。
- 逆变模块：同样产生高频交流电。
- 发射谐振线圈：与电磁感应式的发射线圈作用相同，产生磁场。
- 发射谐振电容：这是磁共振式的关键，它与发射线圈并联，构成一个LC谐振电路，整个发射系统的工作频率被精确地调谐到这个谐振频率上。
接收端 (Rx - Receiver / 设备)
- 接收谐振线圈：与发射线圈相互作用，耦合能量。
- 接收谐振电容：这是磁共振式的另一个关键，它与接收线圈并联，构成一个LC谐振电路，这个电路的谐振频率被设计成与发射端完全一致，频率一致时，能量传输效率最高。
- 整流与调节模块：与感应式相同，将感应到的交流电转换为设备所需的稳定直流电。
- 通信与控制单元：与感应式相同，用于与发射端通信。
总结对比
| 特性 | 电磁感应式 | 磁共振式 |
|---|---|---|
| 核心原理 | 法拉第电磁感应定律（变压器原理） | 电磁感应 + LC谐振耦合 |
| 关键元件 | 发射线圈、接收线圈 | 发射/接收线圈 + 发射/接收谐振电容 |
| 传输距离 | 很短（毫米级），对位置敏感 | 较远（厘米级），允许一定位置偏移 |
| 充电效率 | 较高（gt;75%） | 在谐振点时效率非常高，可超过90% |
| 一对多能力 | 难以实现，效率极低 | 可以，一个发射端可为多个同频接收端充电 |
| 对准要求 | 非常严格，线圈必须对齐 | 相对宽松，允许一定角度和位置偏差 |
| 典型应用 | 手机、电动牙刷、无线充电鼠标垫 | 电动汽车充电、桌面多设备充电、可穿戴设备 |
希望这个详细的框图和解释能帮助你清晰地理解无线充电技术的内部结构和工作原理。
