### WIFI断路器充电模块设计：快充与过充保护技术方案

#### 一、快充技术设计
快充技术的核心是通过提高充电功率（功率=电压×电流）缩短充电时间，需结合电路设计、材料选择与热管理实现安全高效充电。

1. **高电压低电流方案**
- **原理**：通过提升电压（如9V、12V）减少电流，降低线路损耗。
- **实现方式**：
- 发射端采用高压适配器，输出电压经逆变电路转换为高频交流电，驱动发射线圈产生磁场。
- 接收端通过整流滤波将交流电转为直流电，再经稳压电路输出稳定电压。
- **优势**：电路设计简单，适配性广。
- **挑战**：高压易导致发热，需增加散热设计（如散热片、风扇）及动态电压调节（如PWM控制）防止过热。

2. **低电压高电流方案**
- **原理**：保持电压稳定（如4.2V），通过增大电流（如4A）提升功率。
- **实现方式**：
- 发射端采用并联电路分流，接收端使用同步整流技术（MOSFET替代二极管）降低损耗。
- 例如OPPO VOOC闪充通过定制7针充电线实现大电流传输，同时减少单通道过载风险。
- **优势**：发热量低，充电效率高。
- **挑战**：需专用适配器和充电线，兼容性受限。

3. **高电压高电流方案**
- **原理**：同时提升电压和电流（如20V/6A），实现极致快充。
- **实现方式**：
- 发射端采用四倍压技术，接收端通过串并联电荷泵分流，降低电池等效阻抗。
- 例如vivo 120W快充采用双电芯串联设计，结合多极耳技术减少内阻。
- **优势**：充电速度最快。
- **挑战**：发热控制难度大，需多级保护机制（如温度传感器+动态功率调节）。

#### 二、过充保护技术设计
过充会导致电池性能退化、膨胀甚至爆炸，需通过硬件电路和软件算法实现双重保护。

1. **硬件保护电路**
- **电压检测与比较**：
- 使用高精度电压传感器（如ADC）实时监测电池电压，与预设阈值（如4.35V）比较。
- 当电压超限时，触发晶闸管或MOSFET切断充电回路。
- **过流保护**：
- 通过采样电阻监测电流，当电流超过安全值（如3A）时，启动保护机制。
- 例如采用模拟量电流采样保护电路，结合比较器判断真/假过流。
- **短路保护**：
- 当负载开路导致电压升高时，电压比较器输出高电平导通晶闸管，使接收端短路，触发发射端停止供电。

2. **软件保护算法**
- **BMS（电池管理系统）**：
- 实时监控电池电压、电流、温度，通过电流积分算法计算剩余容量（SOC）。
- 当SOC接近100%时，动态降低充电功率，实现涓流充电（浮充阶段）。
- **通信协议**：
- 遵循Qi标准，通过负载调制（ASK）和频移键控（FSK）实现发射端与接收端的双向通信。
- 接收端发送功率需求和状态信息，发射端根据反馈调整输出。

3. **多级保护机制**
- **一级保护**：硬件电路快速切断电流（响应时间<10ms）。
- **二级保护**：软件算法限制充电功率，防止反复触发硬件保护。
- **三级保护**：温度传感器监测电池温度，当温度超过阈值（如60℃）时，强制停止充电。

#### 三、WIFI断路器充电模块整合设计
将快充与过充保护技术集成至WIFI断路器充电模块，需兼顾功能性与安全性。

1. **模块架构**
- **发射端**：包含电源管理单元、振荡器、发射线圈、微控制器（MCU）及WIFI通信模块。
- **接收端**：集成接收线圈、整流滤波电路、稳压电路、电池管理芯片及过充保护电路。
- **通信层**：通过WIFI实现远程监控与控制，支持APP或云平台管理充电状态。

2. **关键设计点**
- **电磁兼容性（EMC）**：优化PCB布局，减少发射端与接收端的电磁干扰。
- **热设计**：在发射端和接收端增加温度传感器，结合散热材料（如石墨烯）控制温升。
- **异物检测**：通过监测线圈参数变化（如Q值偏移）防止金属异物过热。

3. **测试与验证**
- **过流保护测试**：使用示波器、万用表模拟过载场景，验证保护阈值和响应时间。
- **过充测试**：通过程序控制充电至截止电压，观察是否触发保护机制。
- **兼容性测试**：验证模块对不同设备（如手机、平板）的适配性。