飛思卡爾電源管理解決方案

概述

當(dāng)今的應(yīng)用系統(tǒng)和設(shè)備越來越多綜合多種特種器件，每個(gè)器件負(fù)責(zé)特定的功能任務(wù)，同時(shí)提高系統(tǒng)的計(jì)算處理能力。它們包括了DSP處理器、通訊層接口、存儲(chǔ)器、編碼器等等，它們對電源的要求各不相同。不同的器件需要不同的電壓和電流，且具有不同的約束條件。一個(gè)中央集中式的供電電源無法滿足所有的需要，負(fù)載點(diǎn)的解決方案可以通過分散供電電源，將各個(gè)子電源分布到板子的各個(gè)負(fù)載附近，由主供電電源的5V、12V產(chǎn)生各負(fù)載所需的子電源如3.3V、2.5V、1.8V、1.2V等。

MC3470x開關(guān)電源

飛思卡爾電源管理IC產(chǎn)品有為8-16位MCU系列設(shè)計(jì)的器件，同時(shí)也有為32位MCU系列設(shè)計(jì)的供電器件，即QUICCSupply系列的芯片，它們非常適合為POWERQUICC處理器提供電源。QUICCSupply系列MC3470x器件有MC34701、MC347012及MC34703三個(gè)產(chǎn)品。

MC34701的主要特點(diǎn)是，通過I2C總線對寄存器進(jìn)行操作，可編程內(nèi)部看門狗和上電重置功能，保證MCU性能一致性。同步降壓轉(zhuǎn)換器具有PWM電流模式控制，增強(qiáng)輸出電壓的精度。升壓轉(zhuǎn)換器提高了低壓輸出的性能，利用外部分壓電阻可調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電壓，外部RC電路可編程上電重置延遲定時(shí)器，高精度輸出電壓，快速的瞬態(tài)響應(yīng)，低壓停止工作和過流保護(hù)功能。MC34702和MC34703具有上述功能且輸出電流和電流限制值要高于MC34701。

MC34703是向QUICC處理器和其他系列飛思卡爾微處理器和DSP提供有效電源管理的IC。它集成了高性能開關(guān)調(diào)節(jié)器，直接供給微處理器核心電壓。內(nèi)置的LDO低壓差調(diào)節(jié)器控制電路提供I/O接口電壓和總線電壓。開關(guān)調(diào)節(jié)器是高效同步降壓型調(diào)節(jié)器，集成了低導(dǎo)通電阻，具有保護(hù)功能并節(jié)省用戶設(shè)計(jì)時(shí)間。

MC34703的電壓輸入范圍為2.8~13.5V；開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出可達(dá)10A；LDO控制器輸出可達(dá)2A；300kHz的預(yù)設(shè)固定開關(guān)頻率；上電和下電順序可以選擇順序和反序；I2C電壓極限值微調(diào)；內(nèi)置可編程看門狗電路；帶有可調(diào)節(jié)延遲定時(shí)器的上電重置。采用33引腳PQFN封裝。

QUICCSupply系列MC3470x帶LDO的開關(guān)電源主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通信處理器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信線卡、蜂窩基站線卡、無線調(diào)制解調(diào)器、DSLAM、CMTS。豐富的特性和功能使之成為首選的供電控制器件。

工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用──MC34710

飛思卡爾的模擬電源管理器件同樣有適合工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品，MC34710支持眾多基于ColdFire處理器的設(shè)計(jì)，是非常合適的嵌入式工業(yè)和網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用領(lǐng)域需要多個(gè)電壓給處理器和外圍電路的場合。其應(yīng)用包括點(diǎn)終端、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、醫(yī)療儀器和安全門禁系統(tǒng)等。該器件具有兩通道可調(diào)節(jié)輸出電壓和內(nèi)置的電壓順序電路，滿足電源管理的需要。
MC34710可調(diào)雙通道開關(guān)電源，集成了一個(gè)開關(guān)電源，一個(gè)線性低壓差LDO調(diào)節(jié)器，監(jiān)控電路以及上電順序。工作輸入的電壓范圍寬，從13~32V。具有溫度限制功能，適合在許多商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中為MCU處理器供電。用戶可以根據(jù)需要改變和調(diào)節(jié)輸出電壓，以便降低功耗，靈活地應(yīng)用于諸如不同工作電壓的ColdFire處理器和其他處理器之間，而無需更改供電部分的設(shè)計(jì)。

MC34710可調(diào)雙通道開關(guān)電源可以提供1.5V、1.8V、2.5V、3.3V、5V的輸出電壓，適合24V供電系統(tǒng)應(yīng)用。它是一個(gè)低成本的電源管理解決方案，可以為DSP56800、ColdFire ARM系列產(chǎn)品供電或其他相似的處理器供電。

便攜音視頻應(yīng)用──MPC18730

MPC18730電源管理IC是一款具有多通道DC/DC轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品，適合便攜式音視頻產(chǎn)品的應(yīng)用，它具有獨(dú)特的最小工作電壓0.9V，有效地延長了電池的供電壽命。2路DC/DC轉(zhuǎn)換器和3路低壓差調(diào)壓器具有8位D/A轉(zhuǎn)換控制輸出功能，每一路輸出可通過SPI串行總線獨(dú)立控制，它具有非常低的功耗和待機(jī)電流、省電模式，使得它成為出色的手持電池供電產(chǎn)品的理想選擇。工作電壓從非常低的0.9V到4.2V，適合干電池、鎳氫電池或鋰電池供電產(chǎn)品。

MPC18730提供5路獨(dú)立的電壓輸出通道，可以使用一節(jié)鋰電池（2.7~4.2V），或一節(jié)鎳氫電池、干電池（0.9~2.2V)供電。18730包括2路DC/DC轉(zhuǎn)換器和3路低壓差LDO線性調(diào)壓器，通過SPI總線可以獨(dú)立調(diào)節(jié)它們的輸出電壓。同時(shí)，SPI總線用來配置器件的工作模式──喚醒、休眼、待機(jī)和重置等，來減少功耗。在單片鋰電池供電系統(tǒng)中，2路DC/DC被設(shè)置成降壓型調(diào)壓器STEP-DOWN，而在鎳氫電池、干電池供電系統(tǒng)中，1路DC/DC設(shè)置成升壓型STEP-UP，1路DC/DC設(shè)置成BOOK-BUST型。采用64引腳9mm 9mm QFN封裝，并且符合RoHS有害物質(zhì)限定的規(guī)定。MPC18730采用64引腳QFN封裝。

便攜式產(chǎn)品要求電池延長供電時(shí)間，低電壓設(shè)計(jì)可以延長電池壽命但同時(shí)對半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商提出了嚴(yán)厲的要求和限制。MPC18730利用2路DC/DC轉(zhuǎn)換器供電，3路LDO輔助供電，降低了功耗。這5路供電都是通過SPI總線由DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制的，SPI總線也控制其他工作模式如省電模式、睡眠模式、喚醒模式等，使MPC18730成為用于長時(shí)間供電的便攜式產(chǎn)品的理想之選。適合的應(yīng)用領(lǐng)域包括（但不局限于）便攜式媒體播放器、數(shù)字音頻設(shè)備、PDA、掌上游戲機(jī)以及單電池供電設(shè)備等。

MPC18730評估板使用相當(dāng)簡單，通過并口線連接PC機(jī)和評估板，由適當(dāng)?shù)墓╇婋娫慈玟囯姵鼗蜴嚉潆姵亟o評估板供電，通過評估板上的跳線開關(guān)來選擇工作模式。

問答選編

問：熱插拔子卡的設(shè)計(jì)中，由于底板系統(tǒng)在子卡插拔時(shí) 部分總線仍然處于工作狀態(tài)，對于這樣的熱插拔 設(shè)計(jì)需要注意一些什么？
答：子板總線的工作電壓應(yīng)該是子板提供的, 當(dāng)您插拔 子板時(shí)，工作電壓由MC34652/3提供，瞬間的涌入 電流由它們控制，不會(huì)損壞負(fù)載子板。

問：開關(guān)電源和LDO有什么區(qū)別？
答：簡單的說，開關(guān)電源是通過PWM控制的，可以通過 不同的頻率和占空比來獲得電壓。它不是連續(xù)的。 LDO是連續(xù)輸出的，一般只能提供比輸入電壓低的 輸出電壓。在飛思卡爾這次的座談中，有對開關(guān)電 源和LDO的討論，相關(guān)鏈接：
http://www.freescale.com.cn/webcast/Analog/PowerManagementSolution.asp。

問：開關(guān)電源或線性電源的輸出電壓和輸入電壓相差 較大時(shí)，是否效率就降低?
答：對于線性電源（LDO），輸出電壓和輸入電壓相差較 大時(shí)，則說明效率很低。但是對于開關(guān)電源，效率 跟輸出電壓與輸入電壓之間相差多少?zèng)]有關(guān)系。

問：開關(guān)電源模塊的地和線性穩(wěn)壓模塊的地怎么處理 為好？
答：一般需要在輸出端加濾波電容?？梢詤⒖硷w思卡 爾的芯片數(shù)據(jù)手冊，內(nèi)部有詳細(xì)的介紹。

問：飛思卡爾的LDO的最低壓差是在多少？
答：50mv。

問：我們的系統(tǒng)需要5V、3.3V、1.8V、1.5V供電，其中5V的 負(fù)載很輕，電流只有幾個(gè)毫安，而3.3V 的負(fù)載電流 有幾百毫安。 輸入電壓為28V，請問是用28V/5V， 再5V/3.3V等分級(jí)轉(zhuǎn)換，還是分負(fù)載點(diǎn)直接轉(zhuǎn)換？ 飛思卡爾有這樣的產(chǎn)品解決方案么？
答：飛思卡爾的器件可以提供1路5V/3.3V輸出和1路 1.8V/1.5/V輸出。如果使用5V/3.3V分極轉(zhuǎn)換可能需 要的芯片會(huì)增多，功耗增大，使用負(fù)載點(diǎn)的方案可 能更好些。您的5V負(fù)載很輕，可以考慮使用他它 方式來實(shí)現(xiàn)，可以考慮飛思卡爾的MC34710芯片。

問：我是做STB產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)的，需要把5V的電壓降 壓為3.3V/600mA、1.8V/600mA，應(yīng)該采用哪一款芯 片合適？目前我使用的是1085兩塊。
答：MC34710可以提供兩路輸出，但是1.8V的輸出僅提 供500mA的電流。不知能否滿足您的要求。如果 使用MC34701，則可以完全滿足您的需要。

問：我需要輸入電壓范圍是6~60V， 輸出5~1.2V的電 路，能否推薦一款飛思卡爾的產(chǎn)品？
答：建議使用MC34129（MC33129），采用PWM控制和Fly back拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這個(gè)方案能夠滿足您的要求。

問：在負(fù)載出現(xiàn)短路或斷路情況時(shí)，飛思卡爾的電源管 理芯片有自我保護(hù)功能嗎？
答：有，飛思卡爾的電源管理方案具有過流保護(hù)功能。

問：飛思卡爾能提供整套方案嗎，包括周圍器件？
答：飛思卡爾只提供 IC。

問：我的電路設(shè)計(jì)需要5V/1A的電流，有現(xiàn)成的集成元 器件嗎（輸入為6V）？
答：飛思卡爾的MC34701可以提供1.5A的電流，同時(shí)還 具有上電和下電控制功能和其他保護(hù)功能。

問：用硬件信號(hào)能控制電源以實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的電源關(guān)斷 和自動(dòng)重啟么？
答：可以。

問：使用LDO的時(shí)候如果輸入和輸出壓差較大芯片發(fā) 熱量會(huì)不會(huì)很大？
答：不會(huì)，也不用使用散熱裝置。

問：飛思卡爾有沒有控制下電時(shí)序的方案？
答：飛思卡爾的Quicc電源能提供上電和下電時(shí)序。您 只需對器件的相應(yīng)管腳進(jìn)行設(shè)置即可。

問：MC34703能承受多大的瞬間電流？
答：19A。

問：負(fù)載點(diǎn)是怎么劃分的？
答：首先，您需要清楚功耗預(yù)算的要求和您要為其供電 的系統(tǒng)中每個(gè)負(fù)載點(diǎn)的要求。這取決于紋波電壓、 線路、負(fù)載調(diào)整、功率輸出等。一旦實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的 這些特性，您就獲得了能夠滿足這些要求的電源。 如果您參加飛思卡爾的電源管理解決方案在線座 談，就可以看到3G系統(tǒng)的例子。我們還給出了能 夠滿足特殊負(fù)載要求的設(shè)計(jì)實(shí)例。觀看在線座談 重播，敬請登錄網(wǎng)站：http://www.freescale.com.cn/webcast/Analog/PowerManagementSolution.asp。

問：POL電源主要應(yīng)用于何種場合? 使用POL電源應(yīng)注 意那些問題?
答：有一點(diǎn)要說明，POL是負(fù)載點(diǎn)（Point of load），它是 一種電源管理方法，而不是一種電源。不管系統(tǒng)是 復(fù)雜還是簡單，POL都可以用于其中。事實(shí)上，您 的系統(tǒng)電源越復(fù)雜，這種方案給您帶來的好處越多。 您會(huì)獲得更好的EMC、更好的負(fù)載調(diào)整、更快的瞬 態(tài)響應(yīng)和更低的IR損耗。使用POL時(shí)，您需要注 意總負(fù)載，因?yàn)槊總€(gè)POL都有它自己的主電源或“磚 式”電源。

問：飛思卡爾的電平轉(zhuǎn)換器對電源的加電順序有何影響? 應(yīng)如何考慮?
答：這不會(huì)影響您的加電順序，除非它切斷了您的IO 或內(nèi)核電壓的電源線。即使真的發(fā)生了這種情況， 如果加電順序仍能正常工作，它仍可以保證加電順 序的正確性。詳細(xì)信息，敬請垂詢飛思卡爾本地FAE。

問：可否采用瞬態(tài)電壓抑制器來應(yīng)付負(fù)載突降?
答：這看你談?wù)摰氖鞘裁雌骷?。Freescale的DC-DC轉(zhuǎn) 換器都能處理瞬態(tài)電涌，我們也確實(shí)有像熱交換控 制器這類專用器件來處理較大的電涌。但是如果 您添加一個(gè)外部抑制器的話，您需要考慮響應(yīng)時(shí)間 以及它是否會(huì)降低負(fù)載的供電量。如需進(jìn)一步幫 助，請聯(lián)系Freescale的本地FAE。