[其他产品] 无线充电的应用与设计理解

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 楼主| meiyaolei 发表于 2025-3-1 22:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

MCU在无线充电系统中的应用
高效控制充电过程
PWM波生成与控制,MCU通过生成PWM脉宽调制波,精确控制无线充电系统中的高频振荡器,从而调整电磁发射线圈的工作频率和功率。调整PWM波的占空比可以实时调节充电电流大小,满足不同设备的充电需求。
充电模式切换,MCU根据电池的电量状态自动切换充电模式。电量低时采用恒流充电模式快速充电,电量接近满格时切换为恒压充电模式,防止过充。

电池状态监测
电压与电流检测,MCU内置的ADC模数转换器模块实时监测充电过程中的电压和电流,确保充电过程的安全性和稳定性。通过检测电池电压变化,可以判断电池的充电状态和健康状况。
电池健康评估,利用MCU的定时器和GPIO通用输入输出等外设,结合特定的算法电化学动态响应EDR,对电池的健康状况进行评估。通过施加负载脉冲,评估电池对攻击和恢复的响应时间,从而判断电池的剩余容量和内阻等参数。

电流电压调节
智能调节算法,MCU根据实时监测到的电压和电流值,采用智能调节算法动态调整充电参数。检测到电压过高或电流过大时,MCU立即降低充电功率,防止电池受损。
外部充电芯片控制,MCU通过I2C、SPI等通信接口,控制外部的充电管理芯片MP2659,实现更精确的电流电压调节。通过调整充电管理芯片的控制寄存器,可以精确设置充电电流、充电电压等参数。

安全保护
过充保护,MCU监测电池的电压和充电时间,准确判断电池是否已充满,及时切断充电电路,防止过充对电池造成损害。
过温保护,MCU监测无线充电系统的温度,当温度过高时自动降低充电功率或停止充电,防止系统过热引发安全隐患。
短路保护,在充电过程中,如果发生短路故障,MCU迅速切断充电电路,保护电池和充电设备的安全。

设计优化

应对高频率电磁干扰EMI
硬件设计优化
电源滤波,在电源线路中加入滤波电容和电感,有效减少高频噪声对MCU的干扰。
信号线布局,合理布局信号线,避免信号线与电源线、地线等产生交叉干扰。对于高频信号线,采用屏蔽线或双绞线减少电磁辐射。
接地设计,采用多点接地或单点接地的方式,确保系统接地良好,减少地环路引起的干扰。
软件设计优化
软件滤波算法,通过软件算法对采集到的电压、电流等信号进行滤波处理,去除高频噪声的干扰,提高信号准确性。
中断管理,合理安排中断的优先级和触发条件,避免中断冲突和误触发,提高系统的抗干扰能力和稳定性。

系统效率提升
优化谐振频率,通过调整发送端和接收端的谐振频率,使其尽可能匹配,减少能量在传输过程中的损耗。在电磁感应式无线充电系统中,优化线圈的匝数、直径和材料等参数,提高系统的传输效率。
智能功率控制,MCU根据电池的实时电量和充电需求,智能调整充电功率,避免不必要的能量浪费。在电池电量较低时采用较高的充电功率,当电量接近满格时降低充电功率,提高充电效率。
低功耗设计,在不影响系统性能的前提下,通过降低MCU的工作电压和频率、优化程序代码等方式,降低系统的整体功耗。采用动态电压频率调整DVFS技术,根据系统负载实时调整MCU的工作电压和频率,实现低功耗运行。

灰色与青 发表于 2025-8-29 13:58 | 显示全部楼层
无线充电基于电磁感应、磁共振等原理,应用覆盖多场景:消费端为手机、耳机、手表供电,实现桌面无线充、车载无线充;工业端用于机器人、传感器,避免有线插拔损耗;医疗端为植入式设备充电,降低感染风险。设计需平衡传输效率与距离,优化线圈布局减少干扰,同时匹配 Qi 等通用标准,兼顾安全性(过压过流保护)与便携性,推动设备 “无绳化” 升级。
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