采用MCU控制的藍牙無(wú)線(xiàn)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(shí)現如下功能：

　　(1)通過(guò)MCU UART接口發(fā)送數據和控制命令控制藍牙模塊，實(shí)現藍牙模塊之間的匹配;通過(guò)發(fā)送部分單片機控制AD9851產(chǎn)生PWM波;通過(guò)接收部分單片機的P5.3口控制TP4056使能端;通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)發(fā)射部分單片機主要完成讀取按鍵相應的操作，控制系統實(shí)現配對、連接、斷開(kāi)和藍牙關(guān)閉功能，并通過(guò)LCD1602實(shí)時(shí)顯示。

　　3 軟件設計

　　系統的軟件部分主要包括無(wú)線(xiàn)發(fā)送部分軟件設計和無(wú)線(xiàn)接收部分軟件設計。

　　無(wú)線(xiàn)發(fā)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(fā)數據、控制AD9851工作等，如圖3所示。無(wú)線(xiàn)接收部分軟件設計主要完成：系統初始化，控制藍牙收發(fā)數據，實(shí)時(shí)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(wú)線(xiàn)發(fā)送部分流程圖

　　圖4 無(wú)線(xiàn)接收部分流程圖

　　4 磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)充電系統傳輸特性的研究

　　對于磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)能量傳輸電路，傳輸功率與效率受以下參數的影響：驅動(dòng)源電壓，傳輸距離，以及線(xiàn)圈直徑、匝數和線(xiàn)徑等參數。下面對做好的電路進(jìn)行測試，研究傳輸效率與這些影響因素的關(guān)系。

　　4.1 驅動(dòng)信號頻率與傳輸效率的關(guān)系

　　該 研究中線(xiàn)圈距離為6mm，兩線(xiàn)圈電感值為16μH，直徑均55 mm，線(xiàn)圈固有頻率為126kHz。測試過(guò)程以5 kHz為單位，從80kHz開(kāi)始增大驅動(dòng)頻率，通過(guò)測量數據計算得出傳輸效率，得到如圖5所示的關(guān)系曲線(xiàn)。從關(guān)系曲線(xiàn)中可以看出當驅動(dòng)信號頻率為125kHz時(shí)，傳輸效率最高，此時(shí)與線(xiàn)圈固有頻率接近。以上數據證明了磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)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(shí)電路能量傳輸 能力最強。

　　圖5 驅動(dòng)信號頻率與傳輸效率關(guān)系曲線(xiàn)

　　4.2 兩線(xiàn)圈距離與傳輸效率的關(guān)系

　　測試過(guò)程中改變兩線(xiàn)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(guān)系曲線(xiàn)。在距離D近的時(shí)候傳輸效率高，當D≤11 mm時(shí)效率大于50%，隨著(zhù)距離增大，傳輸效率下降，與理論相吻合。

　　圖6 兩線(xiàn)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(xiàn)，圖中還有一組數據為線(xiàn)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