XTK无线充电

前言：最近有使用无线充电的需求，在某宝上买了一套据称能达到80%效率的⚡100W模块套装（带线圈）。今天笔者刚对模块做完测试，就把这篇测试实验记录顺带个原理剖析写了

套件概要

该套件包括收发模块及一对线圈，如图

收发线圈是一对外径10.270cm、内径3.010cm的22闸线圈

从丝印上来看，该模块所有有源元件都是出自同一家公司——XKT。首先是发射模块，采用了XKT-810作为驱动，XKT-1511作为发射管；再看接收模块，则是采用了XKT-3170作为输出降压稳压

发射模块

先上电路图，源自官方手册（不得吐槽这个公式的电路图画的是真的ugly🙃）

整体模块供电范围为24V~32V，由D1齐纳二极管、Q1三极管和C4电容组成12V恒压源（原理就是射随器），相对使用辅助LDO或DCDC等电源来说，该方案极大压缩了成本👍。由该简易的恒压器给XKT-801供电

附：XKT-801引脚定义

对于XKT-801的外围电路，由电阻分压来控制频率调节等参数，接着由6脚输出控制电平，给XKT-1511驱动线圈。XKT-1511可以直接看成一个三极管或MOS管（官方没有文档），笔者理解为开关MOS管，OUT与地之间按照谐振频率以50%占空比驱动线圈。在线圈部分，并联两个100nF的高压陶瓷电容组成LC谐振

附：LC谐振频率公式

$$
f=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}
$$

接收端

这个电路图是找客服要的🤡也不是很懂XKT是个什么公司，连数据手册都没有…

该电路的接收入端，由接收线圈和并联的谐振电容组成（理论上来说谐振频率是和发射相匹配的）。接着过D1整流二极管和C2电容组成半波整流。接着通过XKT-3170芯片做稳压输出。从外围拓扑结构上来看，这个3170应该是一个Buck降压芯片（官方也没有这个芯片的文档🙃），这里再次吐槽这个原理图画的是真烂，那几个SS510肖特基使用的符号和普通二极管一样而且放置的位置不是很恰当。

剖析一下外围元件吧😘R1是一个采样电阻，所以这个芯片应该是带有输出电流闭环保护的，1脚是电流测量脚，2脚是供电脚；Q1开关MOS管、D2~5肖特基二极管、L2功率电感和C5滤波电容组成Buck拓扑，R3和R4组成反馈分压网络；C4应该是自举电容。

测试

这个无线充电套件使用起来还是很简单的，隔13mm将收发线圈对准，用一个680ohm的阻性负载（实测为665ohm）做测试

NOTE：⚓这个模块有个BUG，就是线圈不能隔得太近(>7mm)，否则感应端线圈谐振电压过高，后端会炸

输入端给上直流电源就行（这边使用24V）

输出端就有直流输出了

计算一下系统的工作效率，从数字电源读到的输出功率为1.922W，负载端的电压为24.197V

$$
\eta = \frac{\frac{24.197V^2}{665 \Omega}}{1.922W}=45.8%
$$

可见某宝的80%效率广告可信度…

附：发射端线圈波形

接收端线圈波形

从波形上可见，该模块的输出线圈并没有以谐振频率（100k)驱动，而是49kHz