帶線性調(diào)壓器的開關(guān)電源芯片MC33998

１ ＭＣ３３９９８的主要特點(diǎn)

用于車輛控制以及航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域的ＭＰＣ５ＸＸ系列高檔微處理器的工作頻率往往較高，數(shù)據(jù)吞吐量大，數(shù)據(jù)處理速度要求快，系統(tǒng)功耗相對(duì)較高，而且系統(tǒng)往往需在高速移動(dòng)、條件苛刻和劇烈變化的環(huán)境下運(yùn)行，因而要求系統(tǒng)具有高可靠性、安全性和較強(qiáng)的機(jī)電結(jié)合性。所有這些都與系統(tǒng)的電源質(zhì)量有著直接的關(guān)系。因此，高效、高性能的電源系統(tǒng)對(duì)ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＣ６８３ＸＸ系列等高檔微處理器系統(tǒng)而言都尤為重要。本文介紹一種由ＭＯＴＯＲＯＬＡ半導(dǎo)體公司專門為ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＶ６８３ＸＸ系列高檔微處理器設(shè)計(jì)的電源管理模塊ＭＣ３３９９８，這是一種帶有線性調(diào)節(jié)器的高性能開關(guān)電源管理芯片。其主要特性如下：

●工作范圍從６Ｖ～２６．５Ｖ（瞬間可高達(dá)４０Ｖ）；

●降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器輸出電壓ＶＤＤＨ為５．０Ｖ，能輸出１４００ｍＡ電流；

●帶外部旁路晶體管的線性電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓ＶＤＤＬ為２．６Ｖ，可輸出４００ｍＡ電流；

●低功率待機(jī)線性電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓ＶＫＡＭ為２．６Ｖ，可輸出１０ｍＡ電流；

●具有電源和短路保護(hù)功能；

●帶有欠壓關(guān)閉和再復(fù)位功能；

●具有上電延時(shí)功能；

●可分別使能主電源輸出和傳感器電源輸出。

２　引腳功能

ＭＣ３３９９８采用２４腳寬體ＳＯＩＣ封裝。管腳排列如圖１所示，各引腳功能如下：

ＶＫＡＭＯＫ：電源監(jiān)視端，當(dāng)ＭＣ３３９９８的電源斷開或丟失時(shí)，ＶＫＡＭＯＫ引腳信號(hào)變低。

ＫＡ＿ＶＰＷＲ：電源輸入端。

ＣＲＥＳ?儲(chǔ)能電容器連接端。

ＶＰＷＲ：供電輸入端，可直接連接到開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的ＭＯＳＦＥＴ。

ＧＮＤ：芯片地。

ＶＳＷ：內(nèi)部Ｐ溝道ＭＯＳＦＥＴ的漏極。

ＰＷＲＯＫ：電源ＯＫ復(fù)位端。此端在ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬ電壓超出其調(diào)節(jié)范圍后變低。

ＦＢＫＢ：降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器反饋端。

ＶＳＵＭ：誤差放大器“求和節(jié)點(diǎn)”。

ＤＲＶＬ：驅(qū)動(dòng)輸出端，用于驅(qū)動(dòng)外部ＮＰＮ旁路晶體管的基極。

ＦＢＬ：ＶＤＤＬ（２．６Ｖ）電壓調(diào)節(jié)器的反饋輸出端。

ＶＤＤＨ：傳感器電路和２．６Ｖ線性待機(jī)電壓調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端。

ＶＲＥＦ２：傳感器參考電壓輸出端２。

ＶＲＥＦ１：傳感器參考電壓輸出端１。

ＳＮＳＥＮ：傳感器供電使能端，高電平有效，當(dāng)此管腳為低電平時(shí)，傳感器電源關(guān)閉。

ＥＮ：主開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器使能端，高電平有效，當(dāng)此管腳為低電平時(shí)，電源處于低功耗狀態(tài)。

ＶＫＡＭ：２．６Ｖ待機(jī)電壓調(diào)節(jié)器輸出端，用以維持存儲(chǔ)器的供電需求。

圖2

３ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外圍設(shè)計(jì)

ＭＣ３３９９８是一個(gè)中功率、多輸出的電源集成電路，其內(nèi)部由５Ｖ開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器、２．６Ｖ線性電壓調(diào)節(jié)器、傳感器供電電壓調(diào)節(jié)器、待機(jī)電壓調(diào)節(jié)器、上電復(fù)位定時(shí)器、輸出電壓監(jiān)視器、電源輸出控制等部分組成。其工作電壓范圍為６Ｖ～２６．５Ｖ，瞬間電壓可達(dá)４０Ｖ。它采用非電流敏感模式控制的方法降壓，可將開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器輸出直接調(diào)至５Ｖ。２．６Ｖ線性電壓調(diào)節(jié)器可通過一個(gè)外部的旁路晶體管來減小ＭＣ３３９９８的功耗。ＭＣ３３９９８不但可為系統(tǒng)提供５Ｖ電源，而且還具有２．６Ｖ的待機(jī)電壓調(diào)節(jié)器和兩個(gè)傳感器５Ｖ供電輸出，并且這兩個(gè)５Ｖ輸出均可通過芯片內(nèi)部低阻抗ＬＤＭＯＳ晶體管得到保護(hù)。該芯片主電源輸出和傳感器供電輸出分別受兩個(gè)獨(dú)立的使能端控制，而且對(duì)電源的輸出還具有監(jiān)視功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外圍電路設(shè)計(jì)如圖２所示。

４　應(yīng)用電路

ＭＣ３３９９８的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是一個(gè)傳統(tǒng)的高頻（７５０ｋＨｚ）逆變換器，它內(nèi)含Ｐ溝道功率ＭＯＳＦＥＴ。其輸出電壓ＶＤＤＨ被調(diào)節(jié)在５０．１Ｖ，總輸出電流為１４００ｍＡ，可為ＥＣＵ（電子控制模塊）的數(shù)字和模擬電路提供電源。圖２同時(shí)給出了ＭＣ３３９９８的典型外圍電路連接方式；圖３所示是ＭＣ３３９９８與微處理器的連接電路。

有些高檔微控制器可能含有各種電壓調(diào)節(jié)器，但ＭＰＣ５ＸＸ等高檔微處理器系統(tǒng)一般工作負(fù)荷較大，內(nèi)置式電壓調(diào)節(jié)器不利于微處理器的散熱。因此，由專門的電源模塊為ＭＰＣ５ＸＸ控制系統(tǒng)供電，可以大大提高系統(tǒng)的安全性、可靠性與穩(wěn)定性。