飛思卡爾電源管理解決方案

概述

當今的應用系統和設備越來(lái)越多綜合多種特種器件，每個(gè)器件負責特定的功能任務(wù)，同時(shí)提高系統的計算處理能力。它們包括了DSP處理器、通訊層接口、存儲器、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(wú)法滿(mǎn)足所有的需要，負載點(diǎn)的解決方案可以通過(guò)分散供電電源，將各個(gè)子電源分布到板子的各個(gè)負載附近，由主供電電源的5V、12V產(chǎn)生各負載所需的子電源如3.3V、2.5V、1.8V、1.2V等。

MC3470x開(kāi)關(guān)電源

飛思卡爾電源管理IC產(chǎn)品有為8-16位MCU系列設計的器件，同時(shí)也有為32位MCU系列設計的供電器件，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(guò)I2C總線(xiàn)對寄存器進(jìn)行操作，可編程內部看門(mén)狗和上電重置功能，保證MCU性能一致性。同步降壓轉換器具有PWM電流模式控制，增強輸出電壓的精度。升壓轉換器提高了低壓輸出的性能，利用外部分壓電阻可調節開(kāi)關(guān)調節器的輸出電壓，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，低壓停止工作和過(guò)流保護功能。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(kāi)關(guān)調節器，直接供給微處理器核心電壓。內置的LDO低壓差調節器控制電路提供I/O接口電壓和總線(xiàn)電壓。開(kāi)關(guān)調節器是高效同步降壓型調節器，集成了低導通電阻，具有保護功能并節省用戶(hù)設計時(shí)間。

MC34703的電壓輸入范圍為2.8~13.5V；開(kāi)關(guān)調節器的輸出可達10A；LDO控制器輸出可達2A；300kHz的預設固定開(kāi)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；內置可編程看門(mén)狗電路；帶有可調節延遲定時(shí)器的上電重置。采用33引腳PQFN封裝。

QUICCSupply系列MC3470x帶LDO的開(kāi)關(guān)電源主要應用領(lǐng)域包括通信處理器、網(wǎng)絡(luò )和數據通信線(xiàn)卡、蜂窩基站線(xiàn)卡、無(wú)線(xiàn)調制解調器、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)應用的產(chǎn)品，MC34710支持眾多基于ColdFire處理器的設計，是非常合適的嵌入式工業(yè)和網(wǎng)絡(luò )控制應用領(lǐng)域需要多個(gè)電壓給處理器和外圍電路的場(chǎng)合。其應用包括點(diǎn)終端、網(wǎng)絡(luò )存儲、醫療儀器和安全門(mén)禁系統等。該器件具有兩通道可調節輸出電壓和內置的電壓順序電路，滿(mǎn)足電源管理的需要。
MC34710可調雙通道開(kāi)關(guān)電源，集成了一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，一個(gè)線(xiàn)性低壓差LDO調節器，監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)應用領(lǐng)域中為MCU處理器供電。用戶(hù)可以根據需要改變和調節輸出電壓，以便降低功耗，靈活地應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(wú)需更改供電部分的設計。

MC34710可調雙通道開(kāi)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供電系統應用。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。

便攜音視頻應用──MPC18730

MPC18730電源管理IC是一款具有多通道DC/DC轉換器的產(chǎn)品，適合便攜式音視頻產(chǎn)品的應用，它具有獨特的最小工作電壓0.9V，有效地延長(cháng)了電池的供電壽命。2路DC/DC轉換器和3路低壓差調壓器具有8位D/A轉換控制輸出功能，每一路輸出可通過(guò)SPI串行總線(xiàn)獨立控制，它具有非常低的功耗和待機電流、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路獨立的電壓輸出通道，可以使用一節鋰電池（2.7~4.2V），或一節鎳氫電池、干電池（0.9~2.2V)供電。18730包括2路DC/DC轉換器和3路低壓差LDO線(xiàn)性調壓器，通過(guò)SPI總線(xiàn)可以獨立調節它們的輸出電壓。同時(shí)，SPI總線(xiàn)用來(lái)配置器件的工作模式──喚醒、休眼、待機和重置等，來(lái)減少功耗。在單片鋰電池供電系統中，2路DC/DC被設置成降壓型調壓器STEP-DOWN，而在鎳氫電池、干電池供電系統中，1路DC/DC設置成升壓型STEP-UP，1路DC/DC設置成BOOK-BUST型。采用64引腳9mm 9mm QFN封裝，并且符合RoHS有害物質(zhì)限定的規定。MPC18730采用64引腳QFN封裝。

便攜式產(chǎn)品要求電池延長(cháng)供電時(shí)間，低電壓設計可以延長(cháng)電池壽命但同時(shí)對半導體生產(chǎn)廠(chǎng)商提出了嚴厲的要求和限制。MPC18730利用2路DC/DC轉換器供電，3路LDO輔助供電，降低了功耗。這5路供電都是通過(guò)SPI總線(xiàn)由DAC數模轉換器控制的，SPI總線(xiàn)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(cháng)時(shí)間供電的便攜式產(chǎn)品的理想之選。適合的應用領(lǐng)域包括（但不局限于）便攜式媒體播放器、數字音頻設備、PDA、掌上游戲機以及單電池供電設備等。

MPC18730評估板使用相當簡(jiǎn)單，通過(guò)并口線(xiàn)連接PC機和評估板，由適當的供電電源如鋰電池或鎳氫電池給評估板供電，通過(guò)評估板上的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)來(lái)選擇工作模式。

問(wèn)答選編

問(wèn)：熱插拔子卡的設計中，由于底板系統在子卡插拔時(shí) 部分總線(xiàn)仍然處于工作狀態(tài)，對于這樣的熱插拔 設計需要注意一些什么？
答：子板總線(xiàn)的工作電壓應該是子板提供的, 當您插拔 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 )損壞負載子板。

問(wèn)：開(kāi)關(guān)電源和LDO有什么區別？
答：簡(jiǎn)單的說(shuō)，開(kāi)關(guān)電源是通過(guò)PWM控制的，可以通過(guò) 不同的頻率和占空比來(lái)獲得電壓。它不是連續的。 LDO是連續輸出的，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(kāi)關(guān)電 源和LDO的討論，相關(guān)鏈接：
http://www.freescale.com.cn/webcast/Analog/PowerManagementSolution.asp。

問(wèn)：開(kāi)關(guān)電源或線(xiàn)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(xiàn)性電源（LDO），輸出電壓和輸入電壓相差較 大時(shí)，則說(shuō)明效率很低。但是對于開(kāi)關(guān)電源，效率 跟輸出電壓與輸入電壓之間相差多少沒(méi)有關(guān)系。

問(wèn)：開(kāi)關(guān)電源模塊的地和線(xiàn)性穩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 爾的芯片數據手冊，內部有詳細的介紹。

問(wèn)：飛思卡爾的LDO的最低壓差是在多少？
答：50mv。

問(wèn)：我們的系統需要5V、3.3V、1.8V、1.5V供電，其中5V的 負載很輕，電流只有幾個(gè)毫安，而3.3V 的負載電流 有幾百毫安。 輸入電壓為28V，請問(wèn)是用28V/5V， 再5V/3.3V等分級轉換，還是分負載點(diǎn)直接轉換？ 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分極轉換可能需 要的芯片會(huì )增多，功耗增大，使用負載點(diǎn)的方案可 能更好些。您的5V負載很輕，可以考慮使用他它 方式來(lái)實(shí)現，可以考慮飛思卡爾的MC34710芯片。

問(wèn)：我是做STB產(chǎn)品方案設計的，需要把5V的電壓降 壓為3.3V/600mA、1.8V/600mA，應該采用哪一款芯 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(mǎn)足您的要求。如果 使用MC34701，則可以完全滿(mǎn)足您的需要。

問(wèn)：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拓撲結構，這個(gè)方案能夠滿(mǎn)足您的要求。

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

問(wèn)：飛思卡爾能提供整套方案嗎，包括周?chē)骷?BR>答：飛思卡爾只提供 IC。

問(wèn)：我的電路設計需要5V/1A的電流，有現成的集成元 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功能。

問(wèn)：用硬件信號能控制電源以實(shí)現對負載的電源關(guān)斷 和自動(dòng)重啟么？
答：可以。

問(wèn)：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(wèn)：飛思卡爾有沒(méi)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 只需對器件的相應管腳進(jìn)行設置即可。

問(wèn)：MC34703能承受多大的瞬間電流？
答：19A。

問(wèn)：負載點(diǎn)是怎么劃分的？
答：首先，您需要清楚功耗預算的要求和您要為其供電 的系統中每個(gè)負載點(diǎn)的要求。這取決于紋波電壓、 線(xiàn)路、負載調整、功率輸出等。一旦實(shí)現了負載的 這些特性，您就獲得了能夠滿(mǎn)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(xiàn)座 談，就可以看到3G系統的例子。我們還給出了能 夠滿(mǎn)足特殊負載要求的設計實(shí)例。觀(guān)看在線(xiàn)座談 重播，敬請登錄網(wǎng)站：http://www.freescale.com.cn/webcast/Analog/PowerManagementSolution.asp。

問(wèn)：POL電源主要應用于何種場(chǎng)合? 使用POL電源應注 意那些問(wèn)題?
答：有一點(diǎn)要說(shuō)明，POL是負載點(diǎn)（Point of load），它是 一種電源管理方法，而不是一種電源。不管系統是 復雜還是簡(jiǎn)單，POL都可以用于其中。事實(shí)上，您 的系統電源越復雜，這種方案給您帶來(lái)的好處越多。 您會(huì )獲得更好的EMC、更好的負載調整、更快的瞬 態(tài)響應和更低的IR損耗。使用POL時(shí)，您需要注 意總負載，因為每個(gè)POL都有它自己的主電源或“磚 式”電源。

問(wèn)：飛思卡爾的電平轉換器對電源的加電順序有何影響? 應如何考慮?
答：這不會(huì )影響您的加電順序，除非它切斷了您的IO 或內核電壓的電源線(xiàn)。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。詳細信息，敬請垂詢(xún)飛思卡爾本地FAE。

問(wèn)：可否采用瞬態(tài)電壓抑制器來(lái)應付負載突降?
答：這看你談?wù)摰氖鞘裁雌骷?。Freescale的DC-DC轉 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(lèi)專(zhuān)用器件來(lái)處理較大的電涌。但是如果 您添加一個(gè)外部抑制器的話(huà)，您需要考慮響應時(shí)間 以及它是否會(huì )降低負載的供電量。如需進(jìn)一步幫 助，請聯(lián)系Freescale的本地FAE。