无线充电线圈参数计算器

计算无线充电系统的谐振频率、互感、耦合系数、传输效率和补偿电容值。支持串联/并联补偿拓扑。

实时计算 — 输入参数后自动显示结果
发射线圈 (Tx) L₁ 耦合 k 接收线圈 (Rx) L₂ C₁ (补偿电容) C₂ (补偿电容) V~ Qi / A4WP 兼容

输入参数

0~1
V

计算结果

谐振频率 f₀
互感 M
补偿电容 C₁
补偿电容 C₂
特征阻抗
品质因数 Q
最大传输效率
输出功率 Pout
广告位 / Ad Placement

无线充电原理

无线充电(磁共振耦合)通过两个分离的线圈之间的磁场耦合传输电能。当发射端和接收端都工作在相同的谐振频率时,传输效率最高。Qi标准采用电磁感应方式(紧耦合),而A4WP标准采用磁共振方式(松耦合,允许更远距离)。

核心公式

f₀ = 1 / (2π√(L·C))

谐振频率由线圈电感和补偿电容决定。在SS(串联-串联)拓扑中,两端的补偿电容为:

C₁ = 1 / (4π²f²L₁),C₂ = 1 / (4π²f²L₂)
M = k · √(L₁ · L₂)

互感M取决于耦合系数k和两个线圈的电感值。k=1为完全耦合(变压器),k<0.1为松耦合。

补偿拓扑说明

  • SS(串联-串联) — 最常用,适合恒压输出,对负载变化不敏感
  • SP(串联-并联) — 适合恒流输出,适合电池充电
  • PS(并联-串联) — 适合低阻抗负载
  • PP(并联-并联) — 适合高阻抗负载

品质因数与效率

系统的品质因数Q = ωL/R,影响能量传输效率。在磁共振系统中:

η_max = k²Q₁Q₂ / (1 + √(1 + k²Q₁Q₂))²

当 k²Q₁Q₂ >> 1 时,效率趋近100%。提高Q值(低损耗线圈)和提高k值(缩短距离、对准线圈)都能提升效率。

设计要点

  • 线圈设计 — 螺旋平面线圈最常用,线径≥0.1mm多股利兹线减少趋肤效应
  • 频率选择 — Qi标准 100-205kHz,A4WP标准 6.78MHz
  • 铁氧体片 — 线圈背面贴铁氧体可提高Q值和方向性
  • 屏蔽 — 金属背板需加铁氧体隔离,否则涡流损耗严重
  • 对准容差 — 谐振式比感应式允许更大的位置偏移