采用MCU控制的藍牙無線充電系統設計

　　2.5 單片機控制電路

　　單片機控制電路主要實現如下功能：

　　(1)通過MCU UART接口發送數據和控制命令控制藍牙模塊，實現藍牙模塊之間的匹配;通過發送部分單片機控制AD9851產生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，無線發射部分單片機主要完成讀取按鍵相應的操作，控制系統實現配對、連接、斷開和藍牙關閉功能，并通過LCD1602實時顯示。

　　3 軟件設計

　　系統的軟件部分主要包括無線發送部分軟件設計和無線接收部分軟件設計。

　　無線發送部分軟件設計主要完成：系統初始化、檢測按鍵、控制藍牙模塊收發數據、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：系統初始化，控制藍牙收發數據，實時檢測電壓電流數據，控制TP4056工作和LCD1602顯示，如圖4所示。

　　圖3 無線發送部分流程圖

　　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的影響：驅動源電壓，傳輸距離，以及線圈直徑、匝數和線徑等參數。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系。

　　4.1 驅動信號頻率與傳輸效率的關系

　　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開始增大驅動頻率，通過測量數據計算得出傳輸效率，得到如圖5所示的關系曲線。從關系曲線中可以看出當驅動信號頻率為125kHz時，傳輸效率最高，此時與線圈固有頻率接近。以上數據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系，即兩者近似相等時電路能量傳輸 能力最強。

　　圖5 驅動信號頻率與傳輸效率關系曲線

　　4.2 兩線圈距離與傳輸效率的關系

　　測試過程中改變兩線圈的距離，其他參數保持不變，測量出數據計算傳輸效率，得到如圖6所示的關系曲線。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系

　　4.3 接收端固有頻率不變，電感值變化(發射端不變)與傳輸效率的關系

　　改變接收端的電感值和電容值，但固有頻率保持不變為125kHz，其他參數也都保持不變，測量輸出電壓和電流，計算出傳輸效率，得到如圖7所示的關系曲線，圖中還有一組數據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系