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。
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