基于MSP430单片机的无线传能充电器设计

陈中瑾

摘 要：本系统设计的是一款以MSP430单片机作为控制器的无线传能充电器，主要由能量发送单元和能量接收单元组成。本系统采用MSP430低功耗单片机，显示充电电压当前状态和当前充电时间，并实现30秒以内的快速充电时，可在6cm的距离以内对电池进行无线充电的功能。

关键词：无线传能；低功耗；MSP430

中图分类号：TM910.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）16-0093-02

Abstract： This system designs a wireless energy transmission charger based on MSP430 MCU， which is mainly composed of energy transmitting unit and energy receiving unit. The system uses MSP430 low power single-chip microcomputer to display the current state of charging voltage and current charging time， and realize the function of wireless charging the battery within 30 seconds of rapid charging， within the distance of 6cm.

Keywords： wireless power transmission； low power consumption； MSP430

1 系统总体设计

如图1所示，本系统以MSP430单片机作控制器，主要由能量发送单元和能量接收单元组成。能量发送单元主要包括电源电路、功率放大电路、频率震荡电路和发送线圈；能量接收单元主要有单片机控制电路、充电电路和接收线圈。

能量发射单元采用20V/50Hz交流和24V直流两种电源供电，经电源模块输出的直流电通过2MHz的有源晶振为功率放大电路的场效应管输入一个激励信号，再经初级线圈和电容组成的并联谐振回路起振后，经初级电感耦合线圈发射出去；接收单元再通过次级电感耦合线圈将输出的高频交流电压经快速二极管全波整流、稳压后变成所需的直流电，再通过充电方式的选择来控制电池的快充和慢充，最后通过MSP430单片机实时检测电池两端的电压，并在液晶屏上实时显示其充电电压、充电时间以及充电进度条。当充电电压大于3V时，MSP430单片机发出指令进行自动断电控制。

2 硬件电路设计

2.1 电源切换电路设计

交直流电源切换采用继电器来实现，其设计电路图如下图2所示：

此電路的工作原理如下：220V/50HZ的交流电通过整流桥，把它变成20V/50HZ的交流电。交流接通时，继电器线圈得电，常开触点闭合，常闭触点断开，实现了交流优先；交流断电时，继电器断电，常闭闭合，从而实现了自动切换。在切换时，时间很短，C2可提供一定时间的电量，可以实现不间断电源切换，不影响充电。

2.2 发射电路设计

发射电路由震荡电路和功率放大电路组成。220V的交流电，通过整流、滤波后，再通过 LM7812、LM7805输出一个+5V的电压。电路原理图如图3所示。

2.3 谐振电路设计

为了使能量接收单元获取更大的电压，使之能够在更远的距离工作，能量发送和接收单元同时采用LC并联谐振回路，如图4所示。

2.4 充电电路设计

电能通过线圈接收后，高频交流电压经全波整流，3300uF的电容滤波，再经过5.1V的稳压管进行稳压，输出直流电为充电器提供较为稳定的工作电压。其电路原理图如图5所示。

3 系统软件设计

本设计的接收端采用低功耗的MSP430单片机实时检测电池两端的充电电压，当充电电压大于3V时，单片机发出指令进行自动断电控制，并在LCD上显示充电指示，主程序的流程图如图6所示。

4 结束语

根据测试结果，本系统设计主要实现了以下功能：（1）20V/50HZ交流供电和24V直流供电，交直流自动切换，交流优先；（2）无线充电设计了两种充电方式，慢充和快充。慢充时间控制在100s-140s以内，快充时间控制在30s以内；（3）线圈距离范围在2.5cm-6cm，一般无线传能线圈距离设计在4cm-5cm以内，本设计在距离上有一定的突破。

参考文献：

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