晟辉智能制造

华为无线充电技术原理

华为的无线充电技术,和目前主流的手机无线充电一样,都基于电磁感应原理,但华为不仅实现了基础的充电,还在此基础上进行了创新,推出了反向无线充电功能。

华为无线充电技术原理-图1
(图片来源网络,侵删)

下面我们分步拆解这个原理。


核心基础:电磁感应原理

这是所有无线充电的基石,理解了它,就理解了华为无线充电的基本工作方式。

基本概念:

  • 法拉第电磁感应定律:当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电动势,从而产生电流。
  • 变压器原理:无线充电可以看作一个没有物理接触的“分离式变压器”。

无线充电的“三明治”结构: 一个完整的无线充电系统由两部分组成,它们共同构成了一个松耦合的变压器:

华为无线充电技术原理-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 发射端

    • 组成部分:一个交流电源、一个高频振荡电路和一个发射线圈
    • 工作过程
      1. 交流电源将市电(50Hz)转换为高频交流电(通常在100-200kHz范围内)。
      2. 高频交流电流流过发射线圈,形成一个高频交变磁场
      3. 这个磁场就像一个“能量场”,穿透空气,覆盖在充电板上方的空间。
  • 接收端

    • 组成部分:一个接收线圈、一个整流滤波电路和一个充电管理芯片
    • 工作过程
      1. 当手机(接收端)放置在充电板上时,其内部的接收线圈会“切割”发射端产生的高频交变磁场的磁力线。
      2. 根据电磁感应定律,变化的磁场会在接收线圈中感应出高频交流电
      3. 这个感应出的交流电还非常微弱且不稳定,需要经过整流滤波电路,将其转换成平稳的直流电。
      4. 充电管理芯片对这个直流电进行精确的电压和电流调节,确保以最安全、最高效的方式为手机电池充电。

一个简单的比喻: 你可以把发射线圈想象成一个不断上下振动的音叉,它产生声波(磁场),接收线圈则是另一个完全相同频率的音叉,当它靠近第一个音叉时,即使没有接触,也会因为声波的共鸣(磁场的感应)而振动起来,从而“接收到”能量。


华为的两大无线充电技术

基于上述原理,华为在其产品中实现了两种不同的无线充电模式。

华为无线充电技术原理-图3
(图片来源网络,侵删)

正向无线充电

这是最常见的方式,即“充电器给手机充电”,这部分原理与上述完全一致,是所有支持Qi协议手机的标准功能。

  • 技术特点
    • 兼容性:华为的无线充电板和手机都支持Qi国际标准,因此可以给支持Qi协议的其他品牌手机充电,也可以使用其他品牌的Qi充电器给华为手机充电。
    • 效率与速度:华为不断优化线圈设计和电路管理,提高充电效率(通常在70%-85%之间),并推出了超级快充无线充电技术(如40W、50W、66W等),通过优化散热和功率控制,实现比普通无线充电快得多的速度。
    • 智能识别:当手机放上充电板时,发射端能检测到接收线圈的存在,并开始供电;拿起手机后,供电自动停止,非常方便。

反向无线充电

这是华为的一项特色功能,也是其技术优势的体现,即“手机给其他设备充电”

  • 工作原理

    1. 角色转换:手机的接收线圈此时充当发射线圈的角色。
    2. 内部供电:手机内部的电池通过升压电路,将较低的直流电压(如3.7V)升高到高频交流电,供自己的发射线圈使用。
    3. 能量输出:手机的发射线圈产生一个特定范围的交变磁场。
    4. 外部设备充电:任何支持Qi协议的设备(如另一部手机、无线耳机、智能手表等)只要放在手机背面,其接收线圈就能感应到这个磁场,并开始为自身充电。
  • 技术特点与挑战

    • 功率限制:反向无线充电的功率通常较低(如华为手机普遍为7.5W或10W),这主要是因为:
      • 电池容量限制:手机电池本身容量有限,无法像充电器那样持续输出大功率。
      • 散热问题:手机内部空间狭小,同时进行充电和放电会产生大量热量,容易导致过热。
      • 效率损耗:能量经过“电池 → 升压 → 线圈发射 → 对方接收 → 整流”等多个环节,损耗较大。
    • 应用场景:虽然功率不大,但反向无线充电在应急情况下非常实用,可以为耳机、手表等小型设备“续命”,或者在朋友间互相“救急”。

华为无线充电的关键技术细节

为了提升用户体验,华为在基础原理之上还集成了多项技术:

  1. 异物检测

    • 原理:发射端会持续监测磁场的变化,如果在手机和充电板之间有金属异物(如钥匙、硬币),金属物会因高频磁场产生涡流,导致温度急剧升高,引发安全隐患。
    • 实现:通过检测线圈的阻抗变化或温度变化,系统可以判断是否存在异物,并立即停止供电,同时通过指示灯或提示音警告用户。
  2. 温度控制

    • 原理:充电过程中,线圈、电路和电池都会发热,过热会影响电池寿命,甚至有安全风险。
    • 实现:手机和充电板上都内置了温度传感器,充电管理芯片会实时监测温度,当温度超过安全阈值时,会自动降低充电功率,待温度下降后再恢复,确保整个过程在安全的温度范围内进行。
  3. 对齐优化

    • 原理:无线充电的效率与发射和接收线圈的重合度高度相关,完全对齐时效率最高,偏差越大,效率越低。
    • 实现:华为手机内部的线圈和充电板上的线圈都经过精密设计,并通常在充电板或手机背面有位置提示(如标志或文字),引导用户正确放置,以获得最佳充电效率。
技术类型 核心原理 关键组件 华为特色/优势
正向无线充电 电磁感应 发射线圈、接收线圈、整流/管理芯片 支持超级快充无线(高功率、高效率)、兼容Qi标准、智能温控与异物检测。
反向无线充电 电磁感应 (手机端角色反转) 手机内部升压电路、发射线圈 创新功能,应急场景下可为小型设备充电,技术实现难度高,受限于功率和散热。

华为的无线充电技术以电磁感应为物理基础,通过精密的电路设计和软件算法,实现了高效、安全、智能的正向充电,并创新性地推出了反向充电功能,极大地拓展了无线技术的应用边界,提升了产品的综合体验。

分享:
扫描分享到社交APP
上一篇
下一篇