採用MCU控制的藍牙無線充電系統設計

　　4 磁耦合諧振式無線充電系統傳輸特性的研究

　　對於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係。

　　4.1驅動信號頻率與傳輸效率的關係

　　該研究中線圈距離為6mm，兩線圈電感值為16μH，直徑均55mm，線圈固有頻率為126kHz。測試過程以5kHz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所示的關係曲線。從關係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係，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係曲線

　　4.2兩線圈距離與傳輸效率的關係

　　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所示的關係曲線。在距離D近的時候傳輸效率高，當D≤11mm時效率大於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係

　　4.3接收端固有頻率不變，電感值變化（發射端不變）與傳輸效率的關係

　　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所示的關係曲線，圖中還有一組數據為線圈中心加了鐵氧體之後。

　　圖7電感值變化與傳輸效率的關係

　　由關係曲線可以看出，隨著電感值的增大，傳輸效率增加，所以增加電感值也是增大效率的一種方法，但是電感值不可以無限制的增加，增大到一定的程度輸入功率將不能帶動負載。在線圈中加了鐵氧體後效率增大，但並不明顯，在實際運用中可以根據實際要求選擇是否添加磁性物質。

　　4.4接收端電感值不變，線圈直徑變化與傳輸效率關係

　　線圈直徑是影響電感參數的一個重要因素，測試中改變線圈直徑，但保持固有頻率不變進行測試，測試結果如表1所示，從數據中可以看出直徑增大，傳輸效率提高，但線圈直徑太大，磁感線會相互抵消，效率會下降。

　　5結語

　　對於MSP430F149單片機和磁耦合諧振模塊設計的藍牙無線充電系統進行功能驗證，當D=6mm，傳輸效率達到57%，可實現對1200mA●h的鋰電池充電。並且該設計具有如下特點：

　　（1）以電磁諧振技術取代傳統充電線傳輸電能，使充電更加的方便快捷；

　　（2）利用藍牙技術，實現一對多或是多對多匹配連接；

　　（3）具有充電狀態提示、充電可控和電池充滿後自動斷電的功能。