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基于单片机的锂电池无线充电电路设计

news 2026/5/12 18:44:48

文章目录

摘要
一、系统功能
二、总体设计
三、效果图
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摘要

针对传统锂电池有线充电存在接口易损坏、使用场景受限等问题，对锂电池无线充电电路进行了设计。该设计基于电磁感应原理，通过优化发射与接收线圈的参数，提高能量传输效率；采用自适应调谐技术，实现了对不同规格锂电池的兼容。同时，设计了过压、过流及过热保护电路，保障充电过程的安全性与稳定性。通过仿真与实验测试，所设计的无线充电电路在 10mm 传输距离下，能量传输效率可达 85% 以上，能为 3.7V、容量1000mAh - 3000mAh 的锂电池稳定充电，充电电流波动范围控制在 ±5% 以内。该锂电池无线充电电路设计不仅解决了传统充电方式的局限性，还在安全性、兼容性及充电效率方面具有显著优势，为锂电池无线充电技术的应用提供了新的思路与方案，在智能家居、可穿戴设备等领域具有良好的应用前景。

一、系统功能

题目：锂电池无线充电电路设计
主控：stm32f103c8t6
无线充电模块
独立按键
显示：OLED0.96
锂电池充电保护：TP4056
升压稳压电路 3.3V升5V

功能
1、显示充电式累计时间:达到进行充电计时,达不到自动停止计时,计时格式时/分/秒/0.1秒。
2、液晶显示是否在充电状态。
3、通过无线充电器并接给锂电池供电,同时给检测是否再给锂电池进行充
电。
4、锂电池经过升压模块,给整个单片机系统及显示进行供电。

锂电池无线充电电路设计，检测系统，充电效率转化为百分之85

二、总体设计

系统由发射端和接收端组成。发射端以 STM32 为控制核心，产生高频控制信号，经功率放大模块驱动发射线圈产生交变磁场；同时集成电源模块为各部分供电。接收端接收线圈感应磁场产生电能，经整流滤波电路转换为稳定直流电，再通过锂电池充电管理芯片为锂电池充电；接收端的 STM32 负责监测锂电池状态，并通过无线通信模块与发射端交互数据，实现充电过程的闭环控制。

锂电池无线充电电路的软件设计可从开发环境搭建开始，选用 C 语言作为单片机开发语言，搭配 KEIL 进行代码编写与调试，利用 Altium Designer 和 Protues 完成硬件设计与仿真；接着进行系统初始化，依次配置单片机的时钟、GPIO、定时器、I²C 等，设置充电模块的频率、功率及充电模式参数，初始化显示模块并显示启动信息；然后通过单片机 ADC 功能实时采集锂电池的电压、电流、温度及无线充电模块的功率、频率等数据，分析判断充电状态并触发相应保护机制；充电控制逻辑方面，依据锂电池状态自动切换预充电、恒流、恒压充电模式，调节充电功率，处理过充、过放等异常；最后实现人机交互功能，包括按键处理、显示控制及可选的蓝牙 / Wi-Fi 通信功能，以方便用户操作和远程监控。

本论文围绕基于 STM32 的锂电池无线充电电路设计展开深入研究与实践，系统地完成了从项目总体规划、硬件电路搭建、软件程序编写到系统性能测试的全流程开发工作。在系统总体规划阶段，明确了设计目标和功能需求，对无线充电系统的整体架构进行了合理规划，为后续开发奠定了坚实基础。硬件设计环节，精心设计了 STM32 最小系统电路、显示模块电路、供电电路、无线充电发射电路和接收电路等，各部分电路紧密配合，实现了稳定的信号处理、能量传输和显示控制功能。软件编写方面，基于 STM32 的开发平台，编写了高效、稳定的控制程序，实现了对无线充电过程的智能管理、充电状态监测与显示控制等功能。

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