一、概要
1.1無線充電系統整體結構與功能
圖1 無線充電系統結構
——圖片來自《應用于便攜式電子設備的小功率無線充電系統的研究與開發》
整流濾波：將220V/50Hz的交流電轉換為高壓直流電；
DC-DC：將高壓直流電降壓，輸出低壓直流電（功率為5 W電壓一般為5 V，10 W電壓一般為9 V，15 W電壓一般為12 V，小米9最新20W電壓為15 V，無線充電電流一般不超過1.5 A）；
高頻逆變：低壓直流電經過高頻逆變電路轉換成低壓高頻交流電（頻率約為100 - 200 kHz），以便于發射端線圈產生強大的感應磁場；
整流濾波：由于電磁感應的原理，接收端在強大的感應磁場中產生低壓高頻感應電流，該電流經過AC-DC電路后變成直流電，此時就可以直接供給負載使用。
1.2無線充電系統調控過程
圖2 無線充電系統調控過程
檢測階段：發射端檢測到放置物體的位置后，發射一個小的測量信號來監控物體的放置和移動，判斷是否進入下一階段，這個信號不會喚醒接收端；
判斷階段：發射端將發射功率信號，并檢測可能來自接收端的響應，從而判斷響應是接收端還是未知的對象。如果發射端接收到正確的信號，將繼續進入識別和配置階段，保持功率信號輸出；
識別和配置階段：接收端會將所需要的能量信號傳遞回發射端。發射端需要將收到的信號解碼，根據接收端所需要的能量調節輸出功率，當無法解碼時默認傳輸功率為5 W；
功率發射階段：“識別與配置”階段完成后，發射端啟動功率傳輸模式。接收端控制電路向發射端發送誤差包，將整流電壓調整到線性穩壓器效率最大化所需的水平，并將實際接收到的功率包發送給發射端進行外目標檢測（FOD，Foreign Object Detection，異物檢測），可保證安全、高效的功率傳輸；
結束階段：充電結束后接收端發出EPT（End?Power?Transfer，結束功率傳輸）信號，當接收端受到EPT信號時終止功率傳輸。
1.3無線充電Qi標準為什么選用100~205 kHz
Qi標準基于電磁感應的充電技術，頻率是100-205kHz，無線充電傳輸的是能量而不是信號，因為100-205kHz是對人體無害的低頻非電離頻率，采用這個頻率將大大減小對人體的傷害。另一方面，此頻率和絕大多數無線設備不在一個頻道上，不會影響其它無線設備。
1.4無線充電線圈測試要求100 kHz/1V中，1V是什么意思？
測試頻率100 kHz，1 V為激勵電壓。供電電壓：為測試設備提供能量，使之處于一種穩定的工作狀態，常見的供電電壓為220 V；激勵電壓：作為信號輸入用的，它使電路具有一定的響應（輸出），從而得到響應（輸出）與激勵（輸入）之間具有特定的函數關系。無線充電線圈常見的LCR測試儀是Agilent E4980A，采用自動平衡電橋法的原理，在220 V的供電電壓下正常工作，由信號源產生一個頻率為100 kHz，電壓為1V的信號，通過無線充電系統后得到輸出信號，對比分析計算電感、Q值和交流電阻。
二、無線充電線圈
無線充電常見發射端線圈有絲包線線圈和多股絞線線圈，接收端常見線圈有FPC（Flexible Printed Circuit柔性電路板）線圈和多股繞線線圈。
2.1絲包線線圈和多股絞線線圈
圖片3
圖片4
這兩種線圈一般用在無線充電發射端，整個產品對厚度的要求沒有那么高（公差可以給到±0.5 mm），制作成本低、工藝簡單，一般都是常規品（例如A11線圈）。
絲包線：在漆包絞線的表面再包覆一層或兩層天然纖維或化學纖維之后而形成的線，包括滌綸絲包線、尼龍絲包線、自粘絲包線（丙酮粘合、熱風粘合），其中丙酮自粘絲包線是最常用的；
多股絞線：用多股銅線按照一定規則和方向做圓周螺旋纏繞在一起，形成一股多芯的電源線，多股絞線通過熱風粘合繞成線圈。多股絞線最大外徑經驗計算公式：
D=1.155*d*√n
其中：1.155——系數；d——單根銅線最大外徑；n——絞線的股數
為什么用多股線而不用同等線徑的銅線來繞制線圈呢？第一，方便加工。多股線比較柔軟，彎曲性比較好，而同等線徑的銅線較硬，很難加工；第二，降低趨膚效應。無線充電工作頻率100 - 200 kHz，高頻電流在導體中通過，隨著與導體表面的距離逐漸增加，導體內的電流密度呈指數遞減，即導體內的電流會集中在導體的表面，這就是趨膚效應。單股線徑粗的銅線趨膚效應嚴重，造成發熱和效率降低；多股線中單根漆包線相互絕緣而且線徑較小，可有效降低趨膚效應影響。
2.2FPC線圈
(1)常見FPC結構
單面板：不能用作FPC線圈（單面有銅，布線時不能交叉，線圈內引線無法導出），適用于單面有焊盤的FPC端子；
雙面板：適用于各種FPC線圈和FPC端子；
鏤空板：適用于雙面有焊盤的FPC端子，和單面板一樣不能用作FPC線圈。
單面板和鏤空板結構不同用途也不同。單層板由銅箔基材（銅箔+PI）+PI保護膜兩部分組成，焊盤只出現在有PI保護膜的一面，另一面無法開窗形成焊盤；鏤空板由PI保護膜+銅箔+PI保護膜三部分組成，但是焊盤可以出現在兩面（通過PI膜開窗控制），適用范圍更廣。
(2)工藝流程（雙面板）
開料：將整卷雙面板原材料（銅箔基材）裁切成設計拼板大小尺寸；
鉆孔：在基材表面鉆出所需通孔，為連接兩面線路導電作鋪墊（雙層板上下兩層銅之間有PI，在鉆孔和鍍銅之前是不導電的），或者為后工序作識別和定位使用；
鍍銅：在基材通孔壁上吸附一層離子鈀，通過催化氧化還原反應，在離子鈀的基體上沉積一層金屬銅層（鍍銅時上下兩層銅箔通孔處沉積的金屬銅層會使兩層銅箔導通）；
清洗：去除銅面氧化物并增加銅面的粗糙度，加強后序（貼干膜/絲印油墨）產品的附著力；
貼干膜：干膜（Dry film）是一種高分子化合物，經紫外線照射后能夠產生一種聚合反應，形成一種穩定的物質附著在板面，從而達到阻擋蝕刻的功能。在已鍍好銅的板材表面貼上一層干膜，作為圖形轉移的膠片；
對位曝光：將菲林（銀鹽感光膠片）對準已貼好干膜板材上，用UV光（紫外光線）照射。菲林上已成像的地方會阻止UV光透過，無法曝光，干膜不能發生聚合反應，無法保護此處板材后面的蝕刻；菲林上未成像的地方UV透過照射在干膜上，發生聚合反應附著在板面，阻擋后續的蝕刻，形成留銅區（即線路）；
圖6 對位曝光示意圖
顯影：將線路圖形未曝光區域的干膜通過Na2CO3或者K2CO3沖洗，將未發生聚合反應的干膜溶解，露出銅材，留下已曝光區域的干膜圖形；
蝕刻：顯影后露出銅面的區域通過蝕刻液（氯化銅）腐蝕掉，留下干膜覆蓋的圖形部分；
Cu+CuCl2=2CuCl
CuCl+HCl+H2O2 →CuCl2 +H2O
退膜、除油、微蝕和鈍化：將已經蝕刻成形的線路圖形上面的干膜用脫膜液（NaOH）退掉，再經除油除去板材表面氧化物，微蝕增強銅面附著力，并在線路表面鈍化生成一層銅面保護層,以避免貼覆蓋膜前表面容易氧化；
貼覆蓋膜：在銅箔線路上，覆蓋一層保護膜，以避免線路氧化或短路，同時起絕緣及產品彎折作用；
層壓：將已經貼好覆蓋膜的產品，利用平整性很強的壓機高溫高壓；使得覆蓋膜的粘合劑融化、流動并充分填充到線路間隙中，使線路銅箔和覆蓋膜緊密結合在一起，起到保護作用。
2.3超薄多股并繞線圈
圖7 超薄多股并繞線圈和銅線分布圖
超薄多股并繞線圈與多股絞線線圈不同。多股絞線線圈是多股漆包線擰成一股，然后繞成線圈，線圈比較厚；超薄多股并繞線圈是多根銅線并排繞線，所有的銅線并排在同一個平面，能減小趨膚效應的同時將線圈做到很薄（銅芯直徑0.11 mm的銅線可以繞成0.15 mm厚度的線圈），適合在接收端中使用。
超薄多股并繞線圈的成本相比于FPC線圈低很多，在性能上基本持平，內引線引出時會導致整體的厚度增大，可以通過線圈+FPC端子+開槽磁板（開槽形狀與FPC端子形狀一致，間距0.15 mm比較合適）來降低整體厚度。
三、無線充電磁板
3.1納米晶磁板
制備非晶帶材：通過快速凝固的工藝將熔融的金屬漿料制成非晶帶材；
熱處理：將非晶帶材經過熱處理，非晶帶材析出微小晶粒成為納米晶帶材；
覆膜疊片：將納米晶帶材通過雙面膠疊在一起，在疊層完成后的磁板上下表面附上一層膠帶，既滿足貼合的需要，也防止磁板掉粉（熱處理后的帶材很脆，容易破碎掉粉）；
裂片：納米晶磁板的初始磁導率可以達到幾萬，不滿足使用，裂片后磁導率大幅度下降，常用磁導率為650，配合線圈使用滿足電性要求；
模切：將卷帶的納米晶磁板模切成需要的形狀。
3.2鐵氧體磁板
圖8 鐵氧體磁板制備過程
圖片來自順絡
配料：按原材料比例配料，并混合均勻；
流延：將配置好的漿料涂覆在基帶上面；
排置：成型后切片，多片排置在同一個坩堝里面（單片燒結效率低、成本高）；
燒結：高溫燒結得到鐵氧體磁片；
分片：將疊在一起的磁片分開；
貼膠：單片貼膠+覆膜，跟納米晶磁板相似；
裂片：原理跟納米晶磁板一致，鐵氧體磁板的初始磁導率相對較低（幾千不等）；
模切：模切成需要的形狀滿足生產。
四、順絡電子無線充電圈
4.1無線充電圈產品
順絡電子可以設計和生產各種無線充電線圈，研發能力強，響應速度快，能保質保量的滿足客戶需求；公司有大量的自動化生產設備，具有豐富的量產經驗，生產的線圈具有可靠性高、外觀好、均勻性好等特點。
圖9 圓形無線充電線圈
圖10 方形無線充電線圈
圖11 FPC線圈（左）和多股并繞超薄線圈（中間為FPC端子引出）
4.2順絡無線充電線圈組的優勢
