从5W Qi到100W无线快充——一颗芯片让电能隔空传递，让设备无孔化设计成为现实
无线充电IC是无线充电系统的核心，分为发射端（Tx）与接收端（Rx）芯片，基于电磁感应原理实现隔空取电。WPC的Qi标准从BPP 5W演进到Qi2磁吸标准（2025年成为IEC 63563国际标准），接收功率已从5W提升至100W。本文详解无线充电原理、Qi/Qi2标准体系、ST/英集芯/伏达等主流芯片型号、ASK/FSK通信与FOD异物检测，并给出选型建议（WPC无线充电联盟/ST官方资料）。
无线充电的物理基础是电磁感应：发射端Tx芯片驱动功率级（全桥或半桥逆变器），将直流电转换为高频交变电流（Qi感应式方案工作频率约110-205kHz），流过发射线圈产生交变磁场；接收线圈置于磁场中感应出交变电动势，再经同步整流与稳压输出直流电，为电池充电（WPC Qi规范）。
能量传递链路：直流输入 → Tx芯片逆变（DC-AC）→ 发射线圈产生交变磁场 → 接收线圈感应取电（AC）→ Rx芯片同步整流（AC-DC）→ 稳压输出 → 后级充电管理电路CC/CV充电
在感应式基础上，谐振耦合（磁共振）通过给发射与接收线圈分别配置谐振电容、调谐到同一频率，使能量以磁场共振方式高效传递，可显著提升对齐容忍度与传输距离。Qi的感应式标准有效距离仅数毫米，而采用6.78MHz ISM频段的AirFuel谐振方案可将传输距离拓展到数十厘米级（AirFuel联盟技术规范）。
工程上还有三个细节决定体验：线圈设计——多股利兹线降低高频趋肤效应损耗；磁屏蔽——铁氧体片把磁场约束在有效区域，防止涡流加热设备内部金属件；频率控制——Tx根据负载与对齐情况动态调整频率与占空比，保持系统在最佳效率点工作。
与有线充电IC"一颗芯片管到底"不同，无线充电系统天然分成发射与接收两端，各司其职：
位于充电器/充电底座一侧。接收直流电源，通过全桥/半桥逆变产生交变电流驱动发射线圈，同时负责功率协商、FOD异物检测、频率与占空比控制。代表型号：STWBC系列、英集芯IP6822/IP6862、STWBC2-HP
位于手机/耳机等被充设备内。接收线圈感应取电后完成同步整流、LDO/DC-DC稳压，输出给后级充电管理电路，并通过ASK负载调制向Tx反馈功率请求。代表型号：STWLC系列、伏达NU1661、CXLB74227
近年来还出现了RTX收发一体芯片：单颗芯片既能作Rx接收电能、又能作Tx对外放电，使手机反向无线充电（给耳机、手表供电）与充电宝"无孔化"设计成为可能（充电头网单芯片RTX方案报道）。一颗RTX芯片加一个线圈，就取代了充电宝的Type-C输出口，外壳可以完全密封。
Qi是WPC（Wireless Power Consortium，无线充电联盟）制定的全球通用无线充电标准。2010年发布的Qi 1.0确立了BPP（Baseline Power Profile，基础功率配置）5W；Qi 1.2引入EPP（Extended Power Profile，扩展功率配置）15W，并加入FOD异物检测要求（WPC Qi规范）。
2023年，WPC发布新一代Qi2（Qi v2.0）标准，核心是MPP（Magnetic Power Profile，磁力功率配置）——基于苹果MagSafe磁吸技术，通过磁铁阵列让线圈自动对齐，实现稳定的15W磁吸充电（Qi2无线充电协议·百度百科）。
接收端芯片决定设备能"吃进"多少功率，是无线充电性能的天花板。主流型号如下：
Qi/AirFuel双模感应式无线接收芯片，支持15W应用，并集成发射功能（RTX），2017年推出，适合可穿戴与IoT设备（ST产品资料）
高集成度无线电源接收器，输出功率高达70W，支持Qi EPP扩展功率与ST Super Charge私有协议，配合STWBC2-HP构成70W大功率收发芯片组（2021年发布）（ST官方新闻稿）
面向100W应用的接收芯片，符合Qi 1.2.4与1.3规范，WLCSP封装仅4.859mm×4.859mm，宣称半小时内充满电池容量最大的旗舰手机，是业界最高功率Qi接收芯片之一（ST官方新闻稿）
国产100W无线充电接收芯片，集成同步整流器与可编程LDO，输出电压宽范围可调，通过ASK/FSK与发射端双向通信且符合WPC标准，亦可作发射端（RTX）使用（伏达半导体官网）
此外，CXLB74227支持30W功率与Qi 2.0规范，宣称转换效率达97%，代表国产中功率接收芯片的最新水平（行业产品资料）。接收端芯片的选型逻辑：可穿戴选5-15W低功耗，手机选15-30W兼容Qi2，旗舰与笔记本级应用才需要70-100W大功率方案。
发射端芯片决定充电器能"送出"多少功率与多智能，同时承担安全职责：
值得注意，Qi 1.3以后的身份认证机制让无线充电从"纯能量传输"升级为"能量+信任"双重链路，安全芯片（如STSAFE-A110）成为高功率发射端的标配。
无线充电"看不见线"，但两端必须"说上话"，Qi标准定义了一套完整的通信协议（WPC Qi规范）：
标准功率协商流程：Ping（探测：Tx发出数字Ping检测是否有Rx进入）→ Identify（身份识别：Rx上报自身ID）→ Configuration（配置）→ Negotiation（协商功率档位）→ Power Transfer（进入功率传输）→ Renegotiation（运行中重协商）→ End Power Transfer（结束传输）
这套流程中的FOD异物检测是安全底线：Tx通过"功率损耗法"（比较发射功率与接收端回报的接收功率之差）判断线圈之间是否存在硬币、钥匙等金属异物。一旦损耗异常超过阈值，Tx立即降功率或停止传输，防止金属在交变磁场中涡流发热甚至起火（WPC Qi规范/行业技术文章）。FOD的灵敏度是发射端芯片的核心竞争力——太灵敏会误报（放个手机壳就停充），太迟钝则威胁安全。
无线充电最大的痛点是"对不齐"：线圈错位几毫米，效率就断崖式下跌。2020年10月，苹果随iPhone 12系列发布MagSafe：手机背部内置18颗矩形磁铁组成的环形阵列，充电器一靠近就被磁力自动吸附到中心位置，实现线圈精准对齐，无线充电功率从普通Qi的7.5W提升到15W（需配合20W以上PD适配器）（Apple官方/行业评测）。
Qi2 MPP把MagSafe技术标准化并向全行业开放：任何品牌的手机、充电器只要通过Qi2认证，就能获得同样的磁吸对齐体验与15W功率。磁铁阵列设计有讲究：磁极交替排布形成闭合磁路以聚焦磁通、增强吸力；同时需规避对NFC、指南针、扬声器磁路的干扰，并控制磁铁成本与整机重量。
磁吸的本质：用"机械对齐"解决"电气对齐"问题。对齐精度从"凭手感"变成"磁力自动纠偏"，无线充电从此从"玄学"变成"科学"——这也是Qi2被行业视为无线充电第二次革命的原因。
| 指标 | 含义 | 典型值/注意点 |
|---|---|---|
| 传输效率 | 系统端到端能量转换效率 | 5-15W感应式约70-80%，高对齐高功率方案85-90%+，芯片级效率最高宣称97%（如CXLB74227） |
| 输出功率 | 接收端可输出给负载的功率 | BPP 5W → EPP/MPP 15W → 私有协议50W+ → 大功率接收芯片70-100W（STWLC98/STWLC99/NU1661） |
| 对齐容忍度 | 线圈错位时效率不显著下降的范围 | 感应式仅±数毫米，磁吸（MPP）自动对齐至中心，多线圈方案扩大有效充电区 |
| FOD灵敏度 | 检测金属异物的功率损耗阈值 | 需平衡误报与漏报；阈值通常数百mW至1W级，超标即降功率/停机 |
| 热管理 | 芯片与线圈的温度监控与保护 | NTC测温、过温降功率、效率优化控制发热，高功率方案需配合散热设计 |
| 通信可靠性 | ASK/FSK通信的稳定性 | 误码率、重传机制、与功率控制的联动响应速度 |
这些指标之间存在权衡：功率越大发热越难控制，效率越高对线圈与对齐要求越苛刻，FOD越灵敏越容易误报。选型时应围绕"目标功率+设备形态（有无磁吸）+安全等级（消费/车规/医疗）"抓重点。
iPhone 15W磁吸Qi2（MagSafe），安卓旗舰私有无线快充已突破50W（华为50W、小米67W级别），接收芯片与电池充电IC协同工作
磁吸定位+小功率接收芯片，支持耳机盒贴附无线充电板随放随充，强调低功耗与低成本
Apple Watch等磁吸充电，小电流接收芯片，对充电精度与温升要求高
车规级Qi认证充电器（ST提供消费与车规Qi安全方案），磁吸支架+导航充电两不误
RTX单芯片（如美芯晟MT5735、伏达NU1661）实现无孔化设计，线圈既接收又发射（充电头网RTX报道）
ST 70W/100W芯片组面向医疗设备、智能工业与智能家居，大功率+高可靠性（ST官方新闻稿）
从生态看，无线充电IC的搭载量正在快速攀升：一部旗舰手机通常同时包含无线充接收芯片、有线快充IC与协议芯片；再加上TWS耳机盒、智能手表、车载支架、充电宝，"无线充电接收端"已成为继快充之后电源管理芯片的第二个增长引擎（充电头网无线充芯片拆解统计）。
| 维度 | 无线充电 | 有线充电 |
|---|---|---|
| 便捷性 | 免插拔、随放随充、支持无孔化防水设计 | 需插拔，接口占用，边充边玩受限 |
| 效率 | 端到端约70-80%（高对齐方案85-90%+） | 约90-97%，损耗小 |
| 功率 | Qi2标准15W，私有协议50W+，大功率接收芯片100W | USB PD 3.1最高240W |
| 成本 | 增加线圈、磁铁、Tx/Rx芯片与安全认证成本 | 仅线材+接口+协议芯片 |
| 发热 | 电磁转换损耗集中在线圈，需FOD与温控 | 发热可控，传导路径短 |
| 适用场景 | 低功率随放随充（耳机/手表/床头/车载） | 大功率快充（手机/笔记本/电动工具） |
结论很清晰：无线充电赢在"体验"，有线充电赢在"效率"。两者不是替代关系而是互补关系——旗舰手机普遍"有线大功率快充+无线磁吸慢充"双轨并行，白天碎片时间用无线、着急出门用有线。
无线充电IC是国产电源管理芯片突围最快的细分赛道之一，主要玩家包括：
国产厂商的差异化打法：英集芯/南芯靠系统级SoC与性价比，易冲/伏达靠大功率与高端客户（三星），美芯晟靠RTX差异化。在Qi2认证与车规市场，国产芯片正在从"跟随"转向"并跑"。
Qi2认证设备超15亿台、2025年安卓阵营加速跟进，MPP磁吸将从小众功能变成手机/配件默认能力；Qi v2.2已在制定中，谷歌贡献高功率技术，无线充电功率有望在标准层面继续上探（WPC/IT之家报道）。
工作频率向6.78MHz ISM频段（AirFuel谐振方案）演进，频率越高线圈可以做得越小越薄，为手表、TWS耳机等微型设备腾出空间；同时配合氮化镓（GaN）功率器件提升发射端效率（AirFuel联盟技术规范）。
多线圈发射板（一充三：手机+手表+耳机）成为高端桌面充主流，对Tx芯片的多通道独立控制、动态功率分配与FOD协同提出更高要求（英集芯多设备方案）。
磁共振技术把传输距离从毫米级拓展到数十厘米级，未来可覆盖桌面自由摆放、无感充电等场景；效率与电磁安全（SAR）仍是工程挑战，但方向明确（AirFuel联盟技术规范）。
趋势洞察：无线充电IC的价值正从"把电能送过去"升级为"把电能安全、高效、智能地送过去"——安全认证（Qi 1.3/STSAFE）、异物检测精度、多设备协同与热管理，将取代单纯的功率数字成为高端芯片的差异化竞争点。
独特观点一：无线充电的革命不是"去掉线"，而是"去掉孔"。业界纠结于70%与97%的效率数字，却忽略了无线充电真正的系统价值——无孔化设计让设备防水、防尘、易清洁、更耐用，TWS耳机盒与充电宝率先受益；RTX收发一体芯片更让充电宝从"储电器"进化为"能量路由器"，随时给耳机、手表、手机"喂电"。对耳机、手表这类低功率设备，效率差带来的电费几乎可以忽略，而接口消失带来的可靠性与设计自由度才是革命性的。
数据支撑：Qi2认证设备已超15亿台，2024年11月底Qi2认证产品突破1000款，磁吸体验正被市场用脚投票（WPC/充电头网统计）。
独特观点二：Qi2的胜负手不在功率，而在"对齐"。无线充电过去最大的敌人是"对不齐"——线圈错位3毫米效率就掉一截，用户充电全靠"摆运气"。苹果用18颗磁铁组成的环形阵列，以机械方式解决了这个电气问题；Qi2把这一经验标准化，让所有品牌共享。未来无线充电的竞争将从"瓦数竞赛"转向"对齐精度+异物检测灵敏度+兼容性"三要素：谁能把FOD做到既灵敏又不误报、把磁吸做到既牢固又不干扰NFC，谁就能在车规、医疗等高安全等级场景占据制高点（Apple MagSafe技术解析/行业评测）。
有线充电IC直接接收适配器/USB的直流电进行CC/CV充电管理；无线充电IC则分为发射端（Tx）与接收端（Rx）两颗芯片：Tx负责将直流电逆变为高频交变电流驱动线圈产生磁场，Rx负责从接收线圈感应取电、整流稳压后再交给后级充电管理电路。
无线充电要经历电磁转换、磁场耦合、感应整流等多级能量转换，端到端效率通常为70%-80%，高对齐高功率方案可达85%-90%以上（芯片级效率最高宣称97%）；而有线充电效率约90%-97%。效率差距的代价是无线充的发热与充电时间略长。
MagSafe是苹果2020年10月随iPhone 12系列推出的磁吸无线充电技术，采用18颗矩形磁铁环形阵列实现线圈自动对齐，最高15W。Qi2是WPC于2023年发布的Qi v2.0标准，其核心MPP（磁力功率配置）正是基于苹果MagSafe技术，让安卓等所有品牌都能用上磁吸对齐的15W无线充电。
是真的。意法半导体STWLC99支持最高100W接收功率（符合Qi 1.2.4与1.3规范，30分钟可充满旗舰手机），国内伏达半导体NU1661同样支持最高100W输出并符合WPC标准，说明无线快充功率已向有线快充看齐。
RTX（收发一体）芯片把接收与发射功能集成到单颗芯片，充电宝无需Type-C口即可通过线圈对外放电，实现无孔化设计，提升防水防尘与耐用性。美芯晟MT5735、伏达NU1661等均已推出单芯片RTX方案。
FOD（Foreign Object Detection）是异物检测：发射端通过比较发射功率与接收功率之差（功率损耗法）判断线圈间是否有硬币、钥匙等金属异物，一旦检测到就降功率或停止传输，防止金属在交变磁场中涡流发热甚至起火，是Qi标准的强制安全要求。
无线充电本身不伤电池，伤电池的是高温。无线充端到端效率较低导致发热略高于有线，因此芯片会通过NTC温度监控、降功率、FOD等机制控制温升；只要线圈对齐良好（磁吸）且充电器合规，对电池寿命的影响与有线快充相当。
Qi感应式无线充电基于近场电磁感应，磁场强度随距离急剧衰减，有效距离通常只有数毫米（贴线圈放置）。要实现更远距离需采用磁共振（谐振耦合）技术，如6.78MHz ISM频段的AirFuel方案，可在数十厘米内传输能量，但效率和安全性仍是工程挑战。