基于 XP® 的 SLA 电池充电器

本应用笔记介绍了 Z8 Encore！基于 XP® 的 SLA（密封铅酸）电池充电器应用程序，它使用微控制器的内部时钟作为系统时钟。它简要介绍了微控制器、工作原理和微控制器的应用开发。

Z8再来一次！XP 4K 系列闪存微控制器

Z8 Encore!® 产品基于新的 eZ8® CPU，并将闪存引入 Zilog 广泛的 8 位微控制器系列。闪存在线编程功能允许更快的开发时间和现场程序更改。eZ8 Encore 的高性能寄存器到寄存器架构！MCU 将 20 MHz 内核与闪存、线性寄存器 SRAM 和大量片上外设相结合。

片上外设成就了 Z8 Encore！XP MCU 适用于各种应用，包括电机控制、安全系统、家用电器、个人电子设备和传感器。

操作理论

电池充电器的核心是用作稳压电源的 DC-DC 转换器（也称为降压转换器）。充电器硬件能够以多种模式调节充电器输出，例如恒压、恒流或具有电流限制的恒压。充电器本身就是一个控制系统。电池的类型和容量决定了电池控制器的工作模式——即恒流源或恒压源。电压 (VSET) 和电流 (ISET) 设定点也由电池的类型和容量决定。

使用 PWM 技术控制参数、电流和电压。在PWM技术中，信号的频率保持恒定，而脉冲的宽度或信号的占空比是变化的。这种变化反映为输出电压和/或电流的变化。开关稳压器通过反馈电路读取参数，电池控制器根据控制算法运行。

PWM 输出是通过将受控参数的实际值与相应的设定值进行比较而获得的。在恒压模式下，转换器电压与电压设定点进行比较。相比之下，在恒流模式下，将检测电阻两端的充电电流产生的电压与电流设定点进行比较。反馈回路根据所选的操作模式保持转换器电压或转换器电流恒定。

使用 Z8 Encore 开发应用程序！微控制器

硬件架构

图 1 电池充电器应用框图

电池充电器应用程序使用 Z8 Encore 的端口 B！XP MCU 作为 ADC 输入。定时器 1 用于 PWM 模式，输出在 PC1/定时器 1 输出引脚上抽头。系统时钟源自 Z8 Encore 的内部精密振荡器！XP单片机。ADC 所需的参考电压由 Z8 Encore 内部生成！XP MCU，因此减少了外部组件要求和物料清单 (BOM) 成本。

软件实施

所有 Z8 再来一次！XP 外设从开机状态初始化为所需的操作模式。初始化后，电池参数被加载到变量中。这些电池参数在charger.h 头文件中定义。

安全和终止阈值是根据电池参数计算的。接下来，计算 DC-DC 降压（降压）转换器电压、电流和电流限制的设定点。这些一次性计算完成后，充电器软件进入无限循环，只有成功完成充电或安全错误才会中断。

测试

设置

Z8 Encore 的测试设置！基于 XP 的 SLA 电池充电器应用如图 2 所示。

图 2 电池充电器测试设置

测试设置包括一个 Z8 Encore！XP Z8F042A开发板、必须充电的SLA电池、示波器、外接直流电源、DC-DC降压（buck）转换器。反馈电路由差分放大器或衰减器组成，构成测试设置的一部分。

外部直流电源为充电器电路提供两种不同的电压——DC-DC 降压转换器和反馈衰减器。基于运算放大器的反馈衰减器电路由 12 V 电源供电。DC-DC 转换器在 8 V 至 12 V 直流输入上为测试的电池工作。控制算法提供必要的线路调节以维持输入端的电压变化。

编辑：hfy