苹果无线充电器拆卸

Posted 2022-01-29 卓晴

简 介： ※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，观察期内部电路工艺设计。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。

关键词： 无线充电，苹果

 

§01 无线充电器

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  手边的手机无线充电器的引线坏了。现在已经不再像之前对于电气坏了，希望修修再用，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

  下图显示了充电器在NB是电路的主要结构。

▲ 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沾合在一起。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从美容是并联关系，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：
$$f_s=\frac{1}{2\pi \sqrt{L\cdot C}}=\frac{1}{2\pi \sqrt{3.8\mu \times 401n}}=128.9kHz$$

1.4 外部磁场

  在 苹果手机无线充电板外部电磁场测试 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 ※

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  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，观察期内部电路工艺设计。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。

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■ 相关文献链接:

• 苹果手机无线充电板外部电磁场测试

● 相关图表链接:

• 图1.1 测量一下充电盘的直径和厚度
• 图1.1.2 充电盘的正面结构
• 图1.2.1 充电线圈与内部结构
• 图1.2.2 铁氧体碎片，白色封固乳胶，白色塑料磁铁挡片
• 图1.2.3 内部的电路板
• 图1.3.1 充电器内部电路
• 图1.3.2 将充电电路板撬开
• 图1.3.3 电路板上两颗主要QFN封装的芯片
• 图1.3.4 电磁耦合对应的线圈和谐振电容
• 图1.3.5 输出LC串联谐振关系
• 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
• 图1.4.2 电感所得到的感应交变信号