帶線性調壓器的開關電源芯片MC33998

１ ＭＣ３３９９８的主要特點

用于車輛控制以及航空航天等高技術領域的ＭＰＣ５ＸＸ系列高檔微處理器的工作頻率往往較高，數據吞吐量大，數據處理速度要求快，系統功耗相對較高，而且系統往往需在高速移動、條件苛刻和劇烈變化的環境下運行，因而要求系統具有高可靠性、安全性和較強的機電結合性。所有這些都與系統的電源質量有著直接的關系。因此，高效、高性能的電源系統對ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＣ６８３ＸＸ系列等高檔微處理器系統而言都尤為重要。本文介紹一種由ＭＯＴＯＲＯＬＡ半導體公司專門為ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＶ６８３ＸＸ系列高檔微處理器設計的電源管理模塊ＭＣ３３９９８，這是一種帶有線性調節器的高性能開關電源管理芯片。其主要特性如下：

●工作范圍從６Ｖ～２６．５Ｖ（瞬間可高達４０Ｖ）；

●降壓開關調節器輸出電壓ＶＤＤＨ為５．０Ｖ，能輸出１４００ｍＡ電流；

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

●低功率待機線性電壓調節器輸出電壓ＶＫＡＭ為２．６Ｖ，可輸出１０ｍＡ電流；

●具有電源和短路保護功能；

●帶有欠壓關閉和再復位功能；

●具有上電延時功能；

●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：電源監視端，當ＭＣ３３９９８的電源斷開或丟失時，ＶＫＡＭＯＫ引腳信號變低。

ＫＡ＿ＶＰＷＲ：電源輸入端。

ＣＲＥＳ?儲能電容器連接端。

ＶＰＷＲ：供電輸入端，可直接連接到開關電壓調節器的ＭＯＳＦＥＴ。

ＧＮＤ：芯片地。

ＶＳＷ：內部Ｐ溝道ＭＯＳＦＥＴ的漏極。

ＰＷＲＯＫ：電源ＯＫ復位端。此端在ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬ電壓超出其調節范圍后變低。

ＦＢＫＢ：降壓開關調節器反饋端。

ＶＳＵＭ：誤差放大器“求和節點”。

ＤＲＶＬ：驅動輸出端，用于驅動外部ＮＰＮ旁路晶體管的基極。

ＦＢＬ：ＶＤＤＬ（２．６Ｖ）電壓調節器的反饋輸出端。

ＶＤＤＨ：傳感器電路和２．６Ｖ線性待機電壓調節器驅動電路的電源輸入端。

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，當此管腳為低電平時，傳感器電源關閉。

ＥＮ：主開關電壓調節器使能端，高電平有效，當此管腳為低電平時，電源處于低功耗狀態。

ＶＫＡＭ：２．６Ｖ待機電壓調節器輸出端，用以維持存儲器的供電需求。

圖2

３ 內部結構及外圍設計

ＭＣ３３９９８是一個中功率、多輸出的電源集成電路，其內部由５Ｖ開關電壓調節器、２．６Ｖ線性電壓調節器、傳感器供電電壓調節器、待機電壓調節器、上電復位定時器、輸出電壓監視器、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４０Ｖ。它采用非電流敏感模式控制的方法降壓，可將開關電壓調節器輸出直接調至５Ｖ。２．６Ｖ線性電壓調節器可通過一個外部的旁路晶體管來減小ＭＣ３３９９８的功耗。ＭＣ３３９９８不但可為系統提供５Ｖ電源，而且還具有２．６Ｖ的待機電壓調節器和兩個傳感器５Ｖ供電輸出，并且這兩個５Ｖ輸出均可通過芯片內部低阻抗ＬＤＭＯＳ晶體管得到保護。該芯片主電源輸出和傳感器供電輸出分別受兩個獨立的使能端控制，而且對電源的輸出還具有監視功能。其內部結構及外圍電路設計如圖２所示。

４　應用電路

ＭＣ３３９９８的開關電壓調節器是一個傳統的高頻（７５０ｋＨｚ）逆變換器，它內含Ｐ溝道功率ＭＯＳＦＥＴ。其輸出電壓ＶＤＤＨ被調節在５０．１Ｖ，總輸出電流為１４００ｍＡ，可為ＥＣＵ（電子控制模塊）的數字和模擬電路提供電源。圖２同時給出了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節器，但ＭＰＣ５ＸＸ等高檔微處理器系統一般工作負荷較大，內置式電壓調節器不利于微處理器的散熱。因此，由專門的電源模塊為ＭＰＣ５ＸＸ控制系統供電，可以大大提高系統的安全性、可靠性與穩定性。