剪断电线 Powermat无线充电器拆解

酷玩派

移动设备铺天盖地而来,由于充电接口不统一,每次外出总要带上各种充电器。即便是在家中,繁多的充电电线也会让桌面变得杂乱无章。当心烦意乱时,一种无线充电方式定会让你会心一笑,下面我们通过拆解Powermat来见证这种凭空取电的魔法。

能充电的小垫板

Powermat是一块扁平的垫板,看上去像一个小型滑板,宽度约为15cm,放在桌子上并不显眼。使用的时候将手机、游戏机、DC等放在它上面就可以充电了,相当于取代了多个电源适配器,更不用散乱的充电线缆了。

没有了插头、插座和混乱的连接线,使用起来很简单。本次我们拆解的是家庭版Powermat 2X,内含两个充电点,可以支持两个设备同时充电。当然还有Powermat 3X可以同时为三个设备充电,另外还有旅行版,它的垫板可以折叠起来,适合外出携带。

@电脑报吕远:“随手一放”就能充电,这在一定程度上简化了移动设备的应用。而且根据不同的需要,充电板还能变大变小,这又为桌面空间或移动携带提供了人性化的设计,也许我们以后就不用担心如iPhone电池一样不够用了。

内置磁力线圈

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Powermat的内部结构
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电路板背面是两个线圈

1.发电线圈

打开Powermat的黑色外壳,其内部比较简单,仅由一块长方形的电路板构成。表面上和其他电子设备的电路板没有什么不同,在它的背面却另有玄机。

大家之前可能听说过特斯拉线圈,许多年前科学家尼古拉·特斯拉就用铜线圈实现了无线传输电能。Powermat就是基于这种原理,在电路板的背面有一块金属屏蔽盖,在它上面左右各有一个圆形回路模块,这就是Powermat的线圈。线圈绕成16圈,直径约为40mm,每个线圈中心各有一个圆形磁铁。

通过谐振电源在线圈中产生高频正弦电流,从而产生磁场,它相当于是一个发射端。而在Powermat外部的接收端(后面会介绍)内部同样也有一个线圈,在接受磁场后产生电流,并通过AC-DC转换器转换成直流电源,并将其传输给设备内部的电池。

2.电源芯片

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飞思卡尔的MKA4 CTG芯片
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德州仪器的TL555C时钟发生器
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芯源系统的MP8040DN电源开关芯片

在电路板的正面就是为线圈提供电源的各种功能芯片。来自飞思卡尔的MKA4 CTG芯片是整个电路板上最大的芯片,采用SSOP16封装,它是一个具有磁性(或电容耦合)的隔离器,用来从正弦充电电流中解析出控制信号,或作为电流传感器。

TI德州仪器的TL555C时钟发生器是一款很经典的芯片,它从1971年一直沿用至今。MPS芯源系统的MP8040DN是一颗电源开关芯片,它也是一个半桥式线圈专用电源驱动器。正中还有一个蜂鸣器,当手机放在Powermat后,它会发出“嘟嘟嘟”的声音,提示开始充电了。

@电脑报吕远:利用两个线圈之间的磁感应产生电流,此前这个原理最典型的应用就是在飞利浦一款电动牙刷中。以前的线圈采用漆包线缠绕磁铁杆若干圈,这增大了线圈以及产品的体积。最新的设计是将线圈电路埋在电路板中,圈数也大幅减少,这就减小了线圈体积,为产品小型化提供了帮助。

应付各种设备接口

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接收器配备了多种接头
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接收器电路板上的线圈
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接收器正面的电路板
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飞思卡尔的MA2CE电源管理芯片

事实上Powermat只是一个电源发射端,还需要一个接收端。针对不同品牌手机会配备专属的电池外壳,但如果是要求为其他设备充电的话,就需要借助这个接收器了。

接收器是一个小盒子,里面装着很多接头,这是为了适配绝大多数设备充电接口的需要。拆开盒子,可以看见其中的电路板为圆形设计。

和Powermat的设计类似,在电路板的背面也有一个双面绕成8圈的线圈,直径约为35mm,线圈中心同样有一个圆形磁铁。而在电路板的正面主要是AC-DC转换电路。TI德州仪器的TL431AIDBZ稳压芯片提供了精确的输出电压。飞兆半导体的FDW2503N电源MOSFET,用来驱动电池的充电电路。另外飞思卡尔的MA2CE是一个比较复杂的电源管理芯片。

@电脑报吕远:在目前,如果你要给多种设备无线充电,就必须配备多种接收器。虽然有手机电池后盖接收器、iPod/iPhone保护壳接收器,但这些是远远不够用的。而利用我们拆解的这种接收器,实际上仍然需要连接线,无法达到“方便”的目的,也许只有统一充电接口标准后,无线充电才有发挥的空间。

编辑观点

小型化线圈推动无线充电发展

@电脑报吕远:可以看到无线充电技术正在升级,尤其是线圈的改变,以前是庞大笨重的绕组,而现在仅仅是印制在电路板中,并且线圈的数目也大大减少,小型化的设计无疑扩展了应用范围,进入日常生活并非以前想象的那么遥不可及。

这样的无线充电系统可以轻松内嵌在汽车中,如雪佛兰沃蓝达增程型电动车的中控台,办公家具制造商斯蒂尔凯斯和宜家也将其嵌入书桌中,为桌面设备充电。WiFi摒弃了以太网线,蓝牙让耳机能无线连接到手机,而无线充电迟早也会剪断设备与充电器之间的连接线,让人们享受更愉快的生活。