手表无线充方案

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手表无线充方案设计要点

手表无线充方案需围绕高效能、高安全性与适配性进行设计。在充电效率优化方面，需突破手表内部空间狭小导致的线圈尺寸受限问题。采用高磁导率的纳米晶或铁氧体磁芯，可将线圈耦合系数提升 30% 以上，降低能量传输损耗；同时，优化线圈绕制工艺，采用多股利兹线绕制，减少趋肤效应，在 5W 以下功率传输场景中，将系统整体效率提升至 75% - 85%。此外，引入自适应调谐技术，实时监测负载变化，动态调整谐振频率，确保在不同手表型号充电时均能保持高效能量传输。

安全性设计是无线充方案的核心考量。需满足 IEC 62368 - 1 电气安全标准与 Qi 无线充电协议规范。在过流保护方面，采用霍尔电流传感器或采样电阻配合运放电路，实时监测充电电流，当电流超过额定值 120% 时，在 100μs 内切断电源；过压保护则通过 TVS 二极管与比较器电路实现，箝位电压设置为额定电压的 115%，有效抑制浪涌电压。同时，集成异物检测（FOD）功能，利用磁共振频率偏移检测或涡流损耗分析算法，识别充电区域内金属异物，检测灵敏度可达直径 5mm 的金属物体，避免异物导致的发热与能量损耗。

小型化与兼容性设计是手表无线充方案的关键难点。受限于手表表盘直径通常在 30 - 50mm 的空间，无线充电线圈需采用平面螺旋结构，线宽控制在 0.1 - 0.2mm，匝数优化在 10 - 20 匝，配合厚度仅 0.2 - 0.5mm 的超薄磁芯，实现整体厚度＜1.5mm 的紧凑型设计。在兼容性方面，遵循 Qi 无线充电标准，支持 A11、A12 等多种发射端线圈规格，通过软件协议栈兼容不同厂商手表的充电握手协议，确保与主流智能手表、机械电子表的无线充电适配。

手表无线充方案组成元件

手表无线充方案由多个功能模块构成，各元件协同实现能量传输与控制功能。发射端电路主要包括电源输入模块、高频逆变电路、谐振匹配电路与控制芯片。电源输入模块将 AC 220V 市电通过开关电源转换为稳定的 DC 12V 或 DC 24V，转换效率可达 90% 以上，采用 π 型滤波电路滤除电源纹波，纹波抑制比达 60dB。高频逆变电路采用全桥或半桥拓扑结构，由 MOSFET 功率管（导通电阻＜50mΩ）与驱动芯片组成，在控制芯片输出的 PWM 信号驱动下，将直流电压转换为 100 - 200kHz 的高频交流信号。

谐振匹配电路由发射线圈与补偿电容组成，线圈采用多股利兹线绕制，电感值设计在 5 - 20μH，补偿电容选用高精度薄膜电容，容值误差控制在 ±1% 以内，通过 LCC 或串串（SS）补偿拓扑，实现电路谐振，提高能量传输效率。控制芯片采用 ARM Cortex - M0 + 内核或专用无线充电控制芯片，内置 ADC 模块实时监测电压、电流、温度等参数，通过 FOD 算法实现异物检测。

接收端电路集成在手表内部，主要包括接收线圈、整流滤波电路、充电管理芯片与电池保护电路。接收线圈同样采用平面螺旋结构，与发射线圈参数匹配，实现高效磁耦合。整流滤波电路采用肖特基二极管组成的全桥整流电路，配合 π 型滤波网络，将高频交流信号转换为稳定的直流电压，纹波控制在 50mV 以内。充电管理芯片采用线性或开关模式充电方案，支持恒流 - 恒压充电模式，具备涓流充电功能，充电效率可达 92% 以上。电池保护电路由保护芯片与 MOSFET 组成，实时监测电池电压、电流，在过充、过放、过流时快速切断电路，保护电池安全。

此外，方案还包括通信模块与指示单元。通信模块基于 Qi 协议的 BPP（Basic Power Profile）或 EPP（Enhanced Power Profile）标准，采用 ASK 或 FSK 调制方式，实现发射端与接收端的双向通信，传输充电状态、功率需求等信息。指示单元通过 LED 指示灯或手表屏幕显示充电状态，如充电中、充电完成、异物检测报警等，为用户提供直观反馈。