采用MCU控制的藍牙無線充電系統(tǒng)設計

　　2.5 單片機控制電路

　　單片機控制電路主要實現(xiàn)如下功能：

　　(1)通過MCU UART接口發(fā)送數(shù)據(jù)和控制命令控制藍牙模塊，實現(xiàn)藍牙模塊之間的匹配;通過發(fā)送部分單片機控制AD9851產(chǎn)生PWM波;通過接收部分單片機的P5.3口控制TP4056使能端;通過無線接收部分單片機的內(nèi)部ADC12模塊采集充電電流和電壓。

　　(2)控制和顯示電路配置在P1，P2，P5 端口，無線發(fā)射部分單片機主要完成讀取按鍵相應的操作，控制系統(tǒng)實現(xiàn)配對、連接、斷開和藍牙關(guān)閉功能，并通過LCD1602實時顯示。

　　3 軟件設計

　　系統(tǒng)的軟件部分主要包括無線發(fā)送部分軟件設計和無線接收部分軟件設計。

　　無線發(fā)送部分軟件設計主要完成：系統(tǒng)初始化、檢測按鍵、控制藍牙模塊收發(fā)數(shù)據(jù)、控制AD9851工作等，如圖3所示。無線接收部分軟件設計主要完成：系統(tǒng)初始化，控制藍牙收發(fā)數(shù)據(jù)，實時檢測電壓電流數(shù)據(jù)，控制TP4056工作和LCD1602顯示，如圖4所示。

　　圖3 無線發(fā)送部分流程圖

　　圖4 無線接收部分流程圖

　　4 磁耦合諧振式無線充電系統(tǒng)傳輸特性的研究

　　對于磁耦合諧振式無線能量傳輸電路，傳輸功率與效率受以下參數(shù)的影響：驅(qū)動源電壓，傳輸距離，以及線圈直徑、匝數(shù)和線徑等參數(shù)。下面對做好的電路進行測試，研究傳輸效率與這些影響因素的關(guān)系。

　　4.1 驅(qū)動信號頻率與傳輸效率的關(guān)系

　　該 研究中線圈距離為6mm，兩線圈電感值為16μH，直徑均55 mm，線圈固有頻率為126kHz。測試過程以5 kHz為單位，從80kHz開始增大驅(qū)動頻率，通過測量數(shù)據(jù)計算得出傳輸效率，得到如圖5所示的關(guān)系曲線。從關(guān)系曲線中可以看出當驅(qū)動信號頻率為125kHz時，傳輸效率最高，此時與線圈固有頻率接近。以上數(shù)據(jù)證明了磁耦合諧振式無線充電電路諧振頻率與固有頻率之間的關(guān)系，即兩者近似相等時電路能量傳輸 能力最強。

　　圖5 驅(qū)動信號頻率與傳輸效率關(guān)系曲線

　　4.2 兩線圈距離與傳輸效率的關(guān)系

　　測試過程中改變兩線圈的距離，其他參數(shù)保持不變，測量出數(shù)據(jù)計算傳輸效率，得到如圖6所示的關(guān)系曲線。在距離D近的時候傳輸效率高，當D≤11 mm時效率大于50%，隨著距離增大，傳輸效率下降，與理論相吻合。

　　圖6 兩線圈距離與傳輸效率的關(guān)系

　　4.3 接收端固有頻率不變，電感值變化(發(fā)射端不變)與傳輸效率的關(guān)系

　　改變接收端的電感值和電容值，但固有頻率保持不變?yōu)?25kHz，其他參數(shù)也都保持不變，測量輸出電壓和電流，計算出傳輸效率，得到如圖7所示的關(guān)系曲線，圖中還有一組數(shù)據(jù)為線圈中心加了鐵氧體之后。

　　圖7 電感值變化與傳輸效率的關(guān)系