手机无线充电器坏了

【导读】对于手边的一款外部引线断裂的苹果手机无线充电器进行拆卸，观察其内部电路工艺设计。但是由于电路上主要芯片型号文字显示不清，故此对于其主要工作原理尚不清楚。

01 无线充电器

手边的手机无线充电器的引线坏了。现在已经不再像之前在电器损毁时修修再用，而是“旧的不去，新的不来”，不过对于坏掉的充电器还是希望打开看看其中的工程设计。

1.1 充电器的基本参数

无线充电器包括有充电盘和type-c USB接口。

1.1.1 充电盘机械参数

  ●  充电盘的机械参数： 

   直径：56mm

   厚度：5.40mm

   重量：31.4g

▲ 图1.1 测量一下充电盘的直径和厚度

1.1.2 基本结构

充电盘正面边缘3mm之内有白色橡胶表面。

▲ 图1.1.2 充电盘的正面结构

1.2 内部结构

使用一字改锥撬开白色的表面外壳，显露出其背后的充电线圈。在充电线圈与下面结构之间存在着一个很薄的铁氧体薄片，在撬开线圈塑料壳的时候它已经破裂。

▲ 图1.2.1 充电线圈与内部结构

将破损的铁氧体薄片清理，下面是由白色乳胶封固的电路板。四周还有一圈白色塑料的永磁铁挡片。此贴塑料挡片是把四周均匀分布的永磁铁封固在充电器金属外壳中。

▲ 图1.2.2 铁氧体碎片，白色封固乳胶，白色塑料磁铁挡片

下面是裸露出的充电器内部的结构：

●   金属壳，经过磁铁测试不属于铁质材料，猜测应该属于铝壳；

●   边缘分布有环形磁铁，用于将充电器吸附在手机外壳上；

●   异形的充电电路板， LC输出功率部分在电路板的一角；

▲ 图1.2.3 内部的电路板

1.3 电路板

1.3.1 电路板结构

下图显示了充电器内部电路的主要结构。

▲ 图1.3.1 充电器内部电路

使用小型一字改锥将电路板撬开，可以发现电路板与背后的金属壳之间是直接粘合在一起。电路板的散热可以直接通过充电器金属壳完成。

▲ 图1.3.2 将充电电路板撬开

电路板上的两颗QFN封装的芯片，表面的文字信息看不太清楚。

▲ 图1.3.3 电路板上两颗主要QFN封装的芯片

1.3.2 LC器件参数

用于无线点磁场耦合的线圈以及谐振电容比较容易辨识。使用SmartTweezer初步测量其参数。

▲ 图1.3.4 电磁耦合对应的线圈和谐振电容

使用电路通断器可以判定四个电容是并联关系，与输出电感呈现串联谐振电路。

▲ 图1.3.5 输出LC串联谐振关系

  ●  电感L参数： 

   电感：3.8uH

   串联电阻：0.118Ω

  ●  并联电容： 

   电容：401nF

  可以计算出串联谐振频率为：

1.4 外部磁场

在 苹果手机无线充电板外部电磁场测试[1] 使用工字型电感测试了充电线圈外部交变磁场的特性。在手机靠近充电器的过程中，工字型电感测量到的交变磁场为360kHz的近似正弦波的信号。

利用工字型电感测量充电器旁边的交变电磁场的波形：

▲ 图1.4.1  利用工字型电感测量充电器旁边的交变电磁场的波形

电感所得到的感应交变信号：

▲ 图1.4.2  电感所得到的感应交变信号

这里就出现了一个问题，前面测量电路板输出LC串联的谐振频率只有128kHz左右，为什么实际感应到的谐振频率却是它的三倍左右的频率呢？

※ 拆卸总结 ※

对于手边的一款外部引线断裂的苹果手机无线充电器进行拆卸，观察其内部电路工艺设计。但是由于电路上主要芯片型号文字显示不清，故此对于其主要工作原理尚不清楚。

在之前对其工作频率的测量，发现与内部主要LC谐振频率相差近三倍的关系。

参考资料

[1] 苹果手机无线充电板外部电磁场测试: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/112437442?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164110960216780271535873%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=164110960216780271535873&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-5-112437442.nonecase&utm_term=%E6%97%A0%E7%BA%BF%E5%85%85%E7%94%B5%E5%99%A8&spm=1018.2226.3001.4450

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