采用MCU控制的蓝牙无线充电系统设计

2.5 单片机控制电路

单片机控制电路主要实现如下功能：

（1）通过MCU UART接口发送数据和控制命令控制蓝牙模块，实现蓝牙模块之间的匹配；通过发送部分单片机控制AD9851产生PWM波；通过接收部分单片机的P5.3口控制TP4056使能端；通过无线接收部分单片机的内部ADC12模块采集充电电流和电压。

（2）控制和显示电路配置在P1，P2，P5 端口，无线发射部分单片机主要完成读取按键相应的操作，控制系统实现配对、连接、断开和蓝牙关闭功能，并通过LCD1602实时显示。

3 软件设计

系统的软件部分主要包括无线发送部分软件设计和无线接收部分软件设计。

无线发送部分软件设计主要完成：系统初始化、检测按键、控制蓝牙模块收发数据、控制AD9851工作等，如图3所示。无线接收部分软件设计主要完成：系统初始化，控制蓝牙收发数据，实时检测电压电流数据，控制TP4056工作和LCD1602显示，如图4所示。

图3 无线发送部分流程图

图4 无线接收部分流程图

4 磁耦合谐振式无线充电系统传输特性的研究

对于磁耦合谐振式无线能量传输电路，传输功率与效率受以下参数的影响：驱动源电压，传输距离，以及线圈直径、匝数和线径等参数。下面对做好的电路进行测试，研究传输效率与这些影响因素的关系。

4.1 驱动信号频率与传输效率的关系

该 研究中线圈距离为6mm，两线圈电感值为16μH，直径均55 mm，线圈固有频率为126kHz。测试过程以5 kHz为单位，从80kHz开始增大驱动频率，通过测量数据计算得出传输效率，得到如图5所示的关系曲线。从关系曲线中可以看出当驱动信号频率为125kHz时，传输效率最高，此时与线圈固有频率接近。以上数据证明了磁耦合谐振式无线充电电路谐振频率与固有频率之间的关系，即两者近似相等时电路能量传输 能力最强。

图5 驱动信号频率与传输效率关系曲线

4.2 两线圈距离与传输效率的关系

测试过程中改变两线圈的距离，其他参数保持不变，测量出数据计算传输效率，得到如图6所示的关系曲线。在距离D近的时候传输效率高，当D≤11 mm时效率大于50%，随着距离增大，传输效率下降，与理论相吻合。

图6 两线圈距离与传输效率的关系

4.3 接收端固有频率不变，电感值变化（发射端不变）与传输效率的关系

改变接收端的电感值和电容值，但固有频率保持不变为125kHz，其他参数也都保持不变，测量输出电压和电流，计算出传输效率，得到如图7所示的关系曲线，图中还有一组数据为线圈中心加了铁氧体之后。

图7 电感值变化与传输效率的关系