带线性调压器的开关电源芯片MC33998

１ ＭＣ３３９９８的主要特点

用于车辆控制以及航空航天等高技术领域的ＭＰＣ５ＸＸ系列高档微处理器的工作频率往往较高，数据吞吐量大，数据处理速度要求快，系统功耗相对较高，而且系统往往需在高速移动、条件苛刻和剧烈变化的环境下运行，因而要求系统具有高可靠性、安全性和较强的机电结合性。所有这些都与系统的电源质量有着直接的关系。因此，高效、高性能的电源系统对ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＣ６８３ＸＸ系列等高档微处理器系统而言都尤为重要。本文介绍一种由ＭＯＴＯＲＯＬＡ半导体公司专门为ＭＰＣ５ＸＸ和ＭＶ６８３ＸＸ系列高档微处理器设计的电源管理模块ＭＣ３３９９８，这是一种带有线性调节器的高性能开关电源管理芯片。其主要特性如下：

●工作范围从６Ｖ～２６．５Ｖ（瞬间可高达４０Ｖ）；

●降压开关调节器输出电压ＶＤＤＨ为５．０Ｖ，能输出１４００ｍＡ电流；

●带外部旁路晶体管的线性电压调节器的输出电压ＶＤＤＬ为２．６Ｖ，可输出４００ｍＡ电流；

●低功率待机线性电压调节器输出电压ＶＫＡＭ为２．６Ｖ，可输出１０ｍＡ电流；

●具有电源和短路保护功能；

●带有欠压关闭和再复位功能；

●具有上电延时功能；

●可分别使能主电源输出和传感器电源输出。

２　引脚功能

ＭＣ３３９９８采用２４脚宽体ＳＯＩＣ封装。管脚排列如图１所示，各引脚功能如下：

ＶＫＡＭＯＫ：电源监视端，当ＭＣ３３９９８的电源断开或丢失时，ＶＫＡＭＯＫ引脚信号变低。

ＫＡ＿ＶＰＷＲ：电源输入端。

ＣＲＥＳ?储能电容器连接端。

ＶＰＷＲ：供电输入端，可直接连接到开关电压调节器的ＭＯＳＦＥＴ。

ＧＮＤ：芯片地。

ＶＳＷ：内部Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的漏极。

ＰＷＲＯＫ：电源ＯＫ复位端。此端在ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬ电压超出其调节范围后变低。

ＦＢＫＢ：降压开关调节器反馈端。

ＶＳＵＭ：误差放大器“求和节点”。

ＤＲＶＬ：驱动输出端，用于驱动外部ＮＰＮ旁路晶体管的基极。

ＦＢＬ：ＶＤＤＬ（２．６Ｖ）电压调节器的反馈输出端。

ＶＤＤＨ：传感器电路和２．６Ｖ线性待机电压调节器驱动电路的电源输入端。

ＶＲＥＦ２：传感器参考电压输出端２。

ＶＲＥＦ１：传感器参考电压输出端１。

ＳＮＳＥＮ：传感器供电使能端，高电平有效，当此管脚为低电平时，传感器电源关闭。

ＥＮ：主开关电压调节器使能端，高电平有效，当此管脚为低电平时，电源处于低功耗状态。

ＶＫＡＭ：２．６Ｖ待机电压调节器输出端，用以维持存储器的供电需求。

图2

３ 内部结构及外围设计

ＭＣ３３９９８是一个中功率、多输出的电源集成电路，其内部由５Ｖ开关电压调节器、２．６Ｖ线性电压调节器、传感器供电电压调节器、待机电压调节器、上电复位定时器、输出电压监视器、电源输出控制等部分组成。其工作电压范围为６Ｖ～２６．５Ｖ，瞬间电压可达４０Ｖ。它采用非电流敏感模式控制的方法降压，可将开关电压调节器输出直接调至５Ｖ。２．６Ｖ线性电压调节器可通过一个外部的旁路晶体管来减小ＭＣ３３９９８的功耗。ＭＣ３３９９８不但可为系统提供５Ｖ电源，而且还具有２．６Ｖ的待机电压调节器和两个传感器５Ｖ供电输出，并且这两个５Ｖ输出均可通过芯片内部低阻抗ＬＤＭＯＳ晶体管得到保护。该芯片主电源输出和传感器供电输出分别受两个独立的使能端控制，而且对电源的输出还具有监视功能。其内部结构及外围电路设计如图２所示。

４　应用电路

ＭＣ３３９９８的开关电压调节器是一个传统的高频（７５０ｋＨｚ）逆变换器，它内含Ｐ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ。其输出电压ＶＤＤＨ被调节在５０．１Ｖ，总输出电流为１４００ｍＡ，可为ＥＣＵ（电子控制模块）的数字和模拟电路提供电源。图２同时给出了ＭＣ３３９９８的典型外围电路连接方式；图３所示是ＭＣ３３９９８与微处理器的连接电路。

有些高档微控制器可能含有各种电压调节器，但ＭＰＣ５ＸＸ等高档微处理器系统一般工作负荷较大，内置式电压调节器不利于微处理器的散热。因此，由专门的电源模块为ＭＰＣ５ＸＸ控制系统供电，可以大大提高系统的安全性、可靠性与稳定性。