8位微控制器在SoC中的应用

典型应用：高速电池充电器 考虑过现有产品后，我们将介绍一项应用，其中的混合讯号微控制器就能提供我们在锂离子电池高速充电电路中所讨论的优点。 电池必须能迅速、安全而有效的进行充电，最佳充电方式通常包含三个阶段：低电流调节阶段，用来将早期的自我恢复-(earlyselfhealing)减至最少，同时避免充电过程太早结束；定电流充电阶段，用来提供大部份电力；以及定电压阶段／充电结束通常也是时间最长的阶段。充电过程中，部份电能会转变为热量，当电池达到满电力后，所有送给它的能量都会变成热量，这可能造成危险和伤害，因此必须监视电池温度以避免损害。

要判断电池是否已充满电力，绝大多数的锂离子充电器会将电池电压保持固定，然后监测最小的电流值，图2即为充电曲线，它是利用降压转换器实作所得到的最有效曲线，这个降压转换器是一种交换式稳压器，它会使用电感或是变压器做为储能装置，然后以个别封包的形式把能量从输入端送到输出端。回授回路则会透过晶体管来调节能量传送，以便在电路的负载范围内维持定电压或定电流。



图2：锂离子电池的充电曲线

利用8位微控制器C8051F300和它内建的模拟数字转换器、闪存、脉冲宽度调变器、温度传感器以及精准时钟电路，即可设计出适当的充电电路。图3所示即为这类充电器的方块图，芯片内建高速模拟数字转换器提供准确的充电电压监测功能，用来避免过度充电，并提供最大的充电有效性和电池寿命。芯片内建比较器和PWM则为高速降压转换器的实作提供必要功能，使它们只需要一颗很小的外接电感。芯片内建温度传感器提供稳定的驱动电压，可用来判断电池温度；若有必要，它也能使用外接的电阻性温度感测组件。最后，这颗微控制器还提供组态配置及程序设定功能，这使它能支持不同类型的电池，协助客户减少零件库存，加快新产品上市时间。



图3：锂离子电池充电器的功能方块图

结论

8位微控制器依然相当活跃，由于日益丰富的模拟和数字外围整合，8位微控制器现能为许多常见应用提供接近于系统单芯片的功能。当这些组件以8051架构为基础时，工程师会对他们感到极为熟悉，使得设计和研发工作更简单快速，而且成本更低。