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无线充电铁氧体片:如何选对线圈背后的屏蔽片

Qi 的 87–205 kHz、Qi2 MPP 的 360 kHz——如何选择、对比和验证充电线圈与金属之间的那片铁氧体屏蔽片。

把无线充电接收线圈装进金属机身的设备里——贴着电池、屏蔽罩、外壳内壁——两件事会同时出错:金属吃掉你的效率,而被吃掉的效率变成了热。线圈和金属之间那片薄薄的铁氧体片,就决定了这个设计是"能充电"还是"在烤电池"。本指南回答工程师最常问我们的四个问题:选型看什么、怎么对比候选、怎么判断选错了、空间不够怎么办。

为什么金属外壳里的充电线圈需要屏蔽片

Qi 无线充电通过交变磁场传能——经典 Qi 在 87–205 kHz,Qi2 MPP 固定在 360 kHz。交变磁场遇到导电表面,会在金属里感应出涡流。涡流带来三重伤害:

  • 效率流失——本该进电池的能量烧在了外壳上;耦合下降,充电时间拉长
  • 最不该热的地方发热——涡流加热电池和外壳;电池长期温热加速老化,还会触发降速保护
  • 线圈失谐——金属改变线圈的有效电感,把谐振腔推离设计点

铁氧体屏蔽片给磁通提供一条贴着金属表面的低磁阻通道:磁力线走片子里而不是金属里——耦合回来了,电池凉快了,线圈保持设计电感。

无线充电接收端层叠结构爆炸图:顶部铜充电线圈,中间略大于线圈的柔性铁氧体屏蔽片,底部电池包
轻薄设备里的接收端层叠结构:充电线圈 → 铁氧体屏蔽片 → 电池/金属。屏蔽片外沿要超出线圈轮廓——尺寸不足的片子会在边缘漏磁。

铁氧体片还是吸波片?不同的活,不同的频段

两种材料看起来都是黑色薄片,干的事正好相反:

  • 铁氧体屏蔽片——在你工作频率上高磁导率(μ′)、低磁损耗。它引导磁通。这正是无线充电线圈需要的。
  • EMI 吸波片——设计上就是高损耗,把噪声能量转成热,典型工作在几百 MHz 到 GHz。它烧掉能量。把它垫在充电线圈后面,它会把你正要传输的磁场吸收掉。

一句话规则:如果目标是让磁场继续工作(NFC 的 13.56 MHz、无线充电的 87–360 kHz),选低损耗铁氧体;如果目标是消灭高频噪声,选吸波片。完整频段地图见电子与 EMI 应用页。

新项目选型时该看什么

五个参数,按真正决定结果的顺序:

  • 1. 先看工作频率。Qi 1.x 工作在 87–205 kHz;Qi2 MPP 固定 360 kHz。磁导率和损耗都随频率变——数据表上 1 kHz 的 μ′ 对 360 kHz 几乎没参考价值。务必在你的频率上对比数值。
  • 2. 该频率下的实际磁导率 μ′。μ′ 越高,引导磁通越多、线圈电感升得越多——通常有利于耦合,但会移动谐振点,谐振腔参数要带着片子重新校。
  • 3. 该频率下的磁损耗(μ″ 或铁损)。这是效率杀手。有的片材 μ′ 很漂亮,却能把 10% 的功率烧成自己的热。87–360 kHz 下的低损耗是硬门槛。
  • 4. 厚度与饱和。薄片省堆叠高度,但高功率下更早饱和。5 W 接收端几乎随便选;15 W 及以上,饱和裕量就是真正的选型指标。
  • 5. 覆盖与安装。片材外沿应超出线圈轮廓 2–3 mm,贴平无气隙,绝不能横向折出死褶。背胶和模切外形都是常规工艺——给我们外形图,而不是只说"一个方片"。

拍板之前,怎么对比不同候选片材

数据表帮你把范围缩到两三个候选;上台架定胜负。真正能预测量产表现的对比项,按信息量排序:

测量项怎么测说明什么
系统效率发射端输入功率 vs 接收功率,线圈贴着真实金属堆叠,逐个候选片测一个数字覆盖磁通引导和片材自发热——最有含金量
温升满功率 15–30 分钟后,热电偶或红外看电池/外壳表面涡流是否还在往金属里钻——安全指标
充电距离(z 向间隙)仍能启动并保持充电的最大线圈间距耦合质量——更好的片子帮你买到结构容差
线圈电感漂移LCR 表测线圈:裸线圈 vs 加片加金属谐振腔需要重新调多少

典型值仅供选型参考——定型前请在你的真实设备和线圈上验证。

两个候选效率打平,选更薄的那片。你不需要的每 0.05 mm,都是跟着产品一辈子的堆叠高度和成本。

怎么判断自己选错了片

选错的片很少"坏得响亮"——它坏成一种模糊的"充电有点慢、有点热"。我们在失败设计里最常见的症状:

  • 效率明显低于裸台架值——片材引导磁通不够,或在你的频率上损耗大
  • 充电时手机背面或电池发热——涡流仍在进入金属;覆盖或磁导率不够
  • 充电开始后又断断续续掉线——热保护或异物检测被"片材本该挡住的热"触发
  • FOD 误报——涡流扭曲的磁场干扰异物检测;经常被误诊为固件问题
  • 裸板测试通过,装进整机就挂——经典翻车:电池屏蔽层、金属中框、导电涂层都算"金属"

出现以上任何一条 → 先换上候选片重跑上面的台架对比,再去动固件或线圈几何。

紧凑设计:怎么减薄又不付代价

穿戴设备、耳机仓、超薄手机:问题永远是"这片子能薄到多薄才开始后悔"。诚实的答案分两半:

  • 薄没问题——前提是 μ′ 够高、损耗够低。0.05–0.15 mm 的现代柔性铁氧体能覆盖大多数 5–15 W 接收端。你为"薄"付出的是材料等级的钱,不一定是性能。
  • 薄的失效方式是饱和,不是屏蔽不够。功率上去后,薄片里的磁通密度一路爬到材料饱和、局部失效——效率下跌,饱和点正上方出现热点。15 W 及以上的设计,除了 μ′ 还要问饱和特性。

还有两个谁都不能省的角落:覆盖(空间再紧也要保住 2–3 mm 的外沿——缩线圈,别缩片子)和气隙(0.1 mm 的气隙亏掉的性能,比 0.1 mm 的片厚省回来的还多)。

双功能设备:很多产品在同一块电池上方同时有无线充电线圈(kHz 级)和 NFC 天线(13.56 MHz)。两个频率的最优磁导率不同,共用一片就是妥协——把两个功能都告诉我们,我们来提叠层方案。NFC 侧详见NFC 铁氧体片指南。

常见问题

Qi2 需要的片材和经典 Qi 不同吗?
Qi2 MPP 把工作点固定在 360 kHz,高于大部分 Qi 1.x 频段(87–205 kHz)。磁导率随频率下降、损耗随频率上升,按 127 kHz 选的料在 360 kHz 可能表现平平。Qi2 设计请选按 360 kHz 表征的牌号——我们的 XAK-WPT 系列在两个频段都有规格。
一片能同时管无线充电和 NFC 吗?
部分可以。两者都要低损耗磁通引导,但 100–360 kHz 与 13.56 MHz 的最优磁导率不同。两个天线共用一片就是妥协——更建议把两个功能都告诉我们,由我们推荐牌号或双片叠层。
更厚的片能承受更大功率吗?
厚度主要买的是饱和裕量,不是效率。任何功率下,薄的低损耗片都胜过厚的高损耗片。15 W 级接收端,请同时核对"频率下的损耗"和"饱和特性"。
屏蔽片只管效率吗?
不是——它同样是安全件:把涡流热量挡在电池之外,让异物检测不被干扰,也减少漏向用户一侧的杂散磁场。
没有 Qi 认证实验室,怎么验证片材?
本指南的台架对比——系统效率、金属表面温升、z 向间隙、电感漂移——能拦住绝大多数错误选择。认证测试只是确认台架已经告诉你的结论。
要推荐材料,需要给你们什么信息?
线圈尺寸、目标功率(5/10/15 W)、Qi 还是 Qi2、可用厚度预算、线圈背后是什么金属、NFC 是否共用区域。我们 24 小时内回复牌号建议,并可按你的外形模切样品。

正在为充电设计选屏蔽片?

把线圈尺寸、功率等级和可用厚度发给我们——24 小时内回复材料建议和样品。产品页:NFC 与无线充电铁氧体片 →  ·  材料总览:软磁与 EMI 材料 →

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