تنفذ تصاميم لوحات الدوائر المطبوعة للشواحن اللاسلكية نقل الطاقة الاستقرائي المتوافق مع Qi، حيث توفر 5-15 واط عبر الاقتران المغناطيسي، مما يتطلب تصميمًا دقيقًا للملفات، واكتشاف الأجسام الغريبة، وإدارة حرارية، والتحكم في التداخل الكهرومغناطيسي عبر لوحات شحن الهواتف الذكية، والشحن اللاسلكي للسيارات، والشواحن المدمجة في الأثاث، ومنصات الأجهزة المتعددة التي تتطلب كفاءة تزيد عن 70%، والامتثال لشهادة Qi، والتشغيل الآمن مع اكتشاف الأجسام المعدنية لمنع ارتفاع درجة الحرارة، ودعم ملايين دورات الشحن على مدى دورات حياة المنتج التي تتراوح من 5 إلى 10 سنوات.
في APTPCB، نقدم خدمات تصميم شحن لاسلكي متخصصة تنفذ معماريات معتمدة من Qi، وتخطيطات ملفات محسّنة، وميزات أمان معتمدة مع توفير المكونات لدوائر Qi المتكاملة المعتمدة التي تدعم ملفات الطاقة الأساسية من 5 واط حتى 15 واط الموسعة.
تحقيق شهادة Qi والامتثال للمعايير
يفرض معيار الشحن اللاسلكي Qi مواصفات كهربائية صارمة، وبروتوكولات اتصال، واكتشاف الأجسام الغريبة، وميزات أمان تتطلب تصميمات معتمدة تجتاز اختبارات شهادة WPC. تشمل تحديات الاعتماد الحفاظ على تردد تشغيل دقيق (87-205 كيلو هرتز لـ BPP/EPP)، وتطبيق اتصال متوافق (تعديل ASK للتفاوض)، والتحقق من حساسية FOD عبر أنواع مختلفة من الأجسام. يؤدي التنفيذ غير الكافي للامتثال إلى منع شهادة Qi، مما يعيق الوصول إلى السوق، ويسبب مشكلات في التشغيل البيني مع الهواتف الذكية، أو يخلق مخاطر تتعلق بالسلامة من الأجسام الغريبة غير المكتشفة — مما يؤثر بشكل كبير على إطلاق المنتج، وتجربة المستخدم، والتعرض للمسؤولية، خاصة لتطبيقات الشحن في السيارات والأماكن العامة حيث تكون السلامة حاسمة.
في APTPCB، تطبق تصميماتنا هياكل متوافقة مع Qi تضمن الاعتماد والتشغيل البيني.
تطبيق الامتثال لمعيار Qi
- اختيار وحدات التحكم المعتمدة: دوائر متكاملة (ICs) مرسلة معتمدة من WPC (IDT, NXP, TI) تطبق اتصالاً متوافقًا، وتحكمًا في الطاقة، واكتشاف الأجسام الغريبة (FOD) مع حماية طلاء الحماية للوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
- دقة التحكم في التردد: مذبذبات بلورية وتكوينات PLL تحافظ على تردد التشغيل ضمن تفاوت ±0.5% لضمان نقل طاقة موثوق به.
- تنفيذ بروتوكول الاتصال: تعديل ASK يستقبل حزم التحكم في الطاقة من أجهزة الاستقبال ويضبط طاقة المرسل وفقًا لذلك.
- دعم ملفات تعريف الطاقة: ملف تعريف الطاقة الأساسي (BPP) بقدرة 5 واط وملف تعريف الطاقة الموسع (EPP) بقدرة 15 واط يدعمان قدرات الهواتف الذكية المتنوعة.
- اختبارات الاعتماد: التحقق من مختبر اختبار WPC بما في ذلك التوصيف الكهربائي، واختبار FOD، والتحقق من قابلية التشغيل البيني مع أجهزة الاستقبال المعتمدة.
تطبيق الكشف عن الأجسام الغريبة والسلامة
يمنع الكشف عن الأجسام الغريبة تسخين الأجسام المعدنية (العملات المعدنية، المفاتيح، المجوهرات) الموضوعة على سطح الشحن مما قد يسبب حروقًا أو تلفًا، ويتطلب خوارزميات كشف حساسة، وقياس عامل جودة الملف المعاير، وإيقاف تشغيل الطاقة بسرعة. تشمل تحديات FOD اكتشاف الأجسام الصغيرة التي يقل حجمها عن 5 مم، والتمييز بين فقدان الطاقة المشروع والأجسام الغريبة، والحفاظ على الحساسية على الرغم من التقادم أو التغيرات البيئية. يؤدي التنفيذ غير الكافي لـ FOD إلى حوادث سلامة ناتجة عن ارتفاع درجة حرارة الأجسام، أو إيجابيات خاطئة تقطع الشحن مما يحبط المستخدمين، أو حساسية غير كافية تفشل في اكتشاف الأجسام الخطرة — مما يؤثر بشكل كبير على سلامة المستخدم، والامتثال التنظيمي، ومسؤولية المنتج، خاصة للشحن العام وشحن السيارات حيث يكون إدخال الأجسام غير متوقع.
في APTPCB، تطبق تصميماتنا FOD تم التحقق منه لضمان سلامة المستخدم والامتثال لمعيار Qi.
تقنيات تطبيق FOD
- قياس عامل الجودة (Q-Factor): مراقبة عامل جودة الملف في الوقت الفعلي، للكشف عن تغيرات المعاوقة الناتجة عن الأجسام المعدنية مقابل أجهزة الاستقبال الشرعية بدقة تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخاصة.
- طريقة فقدان الطاقة: مقارنة الطاقة المرسلة والمستقبلة لتحديد الفقد الزائد الذي يشير إلى وجود جسم غريب يسبب التسخين.
- مراقبة درجة الحرارة: مقاومات حرارية NTC على سطح الشحن تكتشف التسخين غير الطبيعي، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل سريع قبل حدوث أي ضرر.
- العتبات التكيفية: خوارزميات التعلم التي تعوض التغيرات البيئية والشيخوخة، وتحافظ على حساسية الكشف عن الأجسام الغريبة (FOD) طوال عمر المنتج.
- قطع الطاقة السريع: زمن استجابة أقل من 100 مللي ثانية من الكشف إلى إيقاف تشغيل الطاقة، مما يمنع التسخين الكبير للأجسام الغريبة.
تحسين الكفاءة والإدارة الحرارية
تصل كفاءة الشحن اللاسلكي عادةً إلى 70-80%، مما يولد 3-6 واط من الحرارة في شواحن 15 واط، ويتطلب ذلك إدارة حرارية فعالة لمنع ارتفاع درجة الحرارة الذي يسبب إزعاجًا للمستخدم، أو تشوهًا بلاستيكيًا، أو فشلًا مبكرًا للمكونات. تشمل التحديات الحرارية تركيز الحرارة في وسادات الشحن الصغيرة، وإدارة الحرارة بالقرب من البطارية أثناء الاستخدام والشحن المتزامنين، والحفاظ على الكفاءة على الرغم من التقييد الحراري. يتسبب التصميم الحراري غير الكافي في سخونة الأسطح بشكل غير مريح عند اللمس، أو تقليل طاقة الشحن بسبب التقييد الحراري، أو مشاكل في الموثوقية بسبب درجات الحرارة المرتفعة المستمرة — مما يؤثر بشكل كبير على تجربة المستخدم، وأداء الشحن، والموثوقية على المدى الطويل، خاصة لتطبيقات السيارات في ضوء الشمس المباشر أو شواحن المستهلك التي تدعم الشحن السريع.
في APTPCB، تطبق تصاميمنا استراتيجيات حرارية تحافظ على درجات حرارة آمنة مع زيادة طاقة الشحن إلى أقصى حد.
تحسين الحرارة والكفاءة
- اختيار المكونات منخفضة الفقد: MOSFETs منخفضة المقاومة، ومحثات ذات مقاومة تيار مستمر منخفضة (DCR)، ومقومات فعالة تقلل من الفقد، مما يحسن الكفاءة الكلية بنسبة 3-5%.
- تحسين تصميم الملف: بناء سلك ليتز وأنماط لف محسّنة تقلل من مقاومة التيار المتردد، مما يقلل من فقدان الملف عند الترددات العالية.
- تصميم الواجهة الحرارية: التحكم الدقيق في الفجوة بين الملفات والغطاء يزيد من نقل الحرارة التوصيلي إلى الهيكل أو المشتتات الحرارية.
- تكامل التبريد النشط: تبريد اختياري بمساعدة مروحة في تطبيقات السيارات عالية الطاقة يحافظ على توصيل الطاقة على الرغم من الحرارة المحيطة.
- إدارة الطاقة القائمة على درجة الحرارة: تحديد ديناميكي للطاقة بناءً على ملاحظات مستشعر الحرارة لمنع ارتفاع درجة الحرارة مع زيادة سرعة الشحن إلى أقصى حد.
دعم تطبيقات الأجهزة المتعددة والسيارات
تستوعب شواحن الأجهزة المتعددة الهواتف والساعات وسماعات الأذن في وقت واحد، مما يتطلب ملفات إرسال متعددة، وإدارة طاقة منسقة، وشحنًا خاليًا من تحديد الموضع. يواجه الشحن اللاسلكي للسيارات درجات حرارة قصوى (من -40 إلى +85 درجة مئوية)، واهتزازات، وتكاملًا مع إلكترونيات السيارة، مما يتطلب بناءً متينًا ومكونات من الدرجة المخصصة للسيارات. تؤثر المتطلبات الخاصة بالتطبيق على تصميم الملف، وتكامل الغلاف، واحتياجات الشهادات التي تدعم الأسواق المتنوعة. يحد التحسين غير الكافي للتطبيق من فرص السوق، ويؤدي عدم كفاية المتانة إلى أعطال في السيارات، أو يؤدي التنسيق الضعيف بين الأجهزة المتعددة إلى إحباط المستخدمين — مما يؤثر بشكل كبير على ملاءمة السوق ورضا المستخدمين وتميز المنتج.
في APTPCB، ندعم تطبيقات الشحن اللاسلكي المتنوعة بخبرة تصميم متخصصة.
دعم التصميم الخاص بالتطبيق
منصات شحن الأجهزة المتعددة
- مصفوفات ملفات متداخلة تتيح الشحن الخالي من تحديد الموضع عبر الأسطح الكبيرة وتدعم الشحن المتزامن للأجهزة.
- تفعيل ذكي للملفات يكتشف وجود الجهاز وينشط الملفات المطلوبة فقط، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
- إدارة توزيع الطاقة التي توزع الطاقة المتاحة عبر أجهزة متعددة لضمان شحن كافٍ لكل منها.
الشحن اللاسلكي للسيارات
- مكونات من الدرجة الصناعية للسيارات (من -40 إلى +125 درجة مئوية) تتحمل تقلبات درجات الحرارة القصوى في مقصورات المركبات.
- مقاومة الاهتزازات والصدمات التي تلبي المعايير البيئية للسيارات.
- تكامل المركبة يدعم اتصال CAN وعرض حالة لوحة القيادة.
- ميزات السلامة التي تمنع الشحن مع حافظات الهاتف المعدنية أو الوضع غير الصحيح.
من خلال التصميمات المحسّنة للتطبيقات والتحقق الشامل المنسق مع معايير الإلكترونيات السيارات، تمكّن APTPCB مصنعي الشحن اللاسلكي من خدمة أسواق المستهلكين والتجارية والسيارات.