具有單片機(jī)串行接口的汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器

1、    具有單片機(jī)串行接口的汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器    具有單片機(jī)串行接口的汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器    類(lèi)別：消費(fèi)電子      作者：南京航空航天大學(xué)     紀(jì)宗南 來(lái)源：國(guó)外電子元器件                 

2、;           具有單片機(jī)串行接口的汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器                     摘要：MC33298是Motorola公司推出的新型汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器，它具有8路輸出，可由8位串行控制。MC33298所具有的獨(dú)特的串行外設(shè)接口（SPI）可以使其和各種單片機(jī)直接相連以控制不同

3、的負(fù)載。文中介紹了MC33298的特點(diǎn)、功能和工作原理，并給出了它的幾種典型的接口應(yīng)用電路。             關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)器    串行接口 單片機(jī) MC22298         1 概述    MC33298是一種較為新穎的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)器，它具有8路輸出的低邊功率開(kāi)關(guān)，由8位串行控制。MC33298采用新型集成

4、工藝，內(nèi)含集成CMOS邏輯、雙極性MOS模擬電路和DMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管等多種電路。由于該芯片具有串行外設(shè)接口（SPI），所以能和多種單片機(jī)直接相連，以控制不同的感性或白熾燈負(fù)載。    以極性MOS模擬電路被嵌入DMOS輸出晶體管的漏極中，能對(duì)每路輸出進(jìn)行監(jiān)視并提供快速、獨(dú)立的保護(hù)功能。而且所有的輸出都具有0.5A/65V嵌位電壓，以提供快速感性截止和瞬態(tài)保護(hù)。    MC33298使用高效的上漏極功率DMOS輸出晶體管，其漏-源導(dǎo)通電阻較小，一般RDS（on）0.45，可方便地達(dá)到控制邏輯輸出電路的目的。

5、0;   MC33298除可用于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)器外，還可用在計(jì)算機(jī)、通信和工業(yè)控制等方面，因而它是一種多用途的芯片。由于它用邏輯電平的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為輸出器件，并可在小柵壓下（5.0V）導(dǎo)通，所以不需要內(nèi)部電荷泵。    所有的輸入均與5.0V CMOS邏輯電平兼容。并具有負(fù)極性和反向邏輯功能。當(dāng)輸入編程電壓為低電平（<1.0V）時(shí)，相應(yīng)受控的低邊開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（低電平有效）；當(dāng)輸入編程電壓為高電平（>3.0V）時(shí)，則相應(yīng)受控的低邊開(kāi)關(guān)截止（高電平有效）。    2 芯片簡(jiǎn)介&#

6、160;   2.1 主要特點(diǎn)    MC33298汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)器具有如下主要特點(diǎn)：    具有與單片機(jī)串行接口兼容的SPI；    SPI通信可用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器和故障檢測(cè)；    具有8路輸出驅(qū)動(dòng)器；    8位串行I/O電平與CMOS電平兼容；    工作電壓寬：5.5V26.5V；   

7、0;具有多種保護(hù)功能：    負(fù)載開(kāi)路輸出；    過(guò)壓檢測(cè)和關(guān)斷處理；    過(guò)熱檢測(cè)和關(guān)斷處理；    短路檢測(cè)和關(guān)斷處理。    在驅(qū)動(dòng)白熾燈負(fù)載時(shí)，輸出電流被限制在3.0A6.0A；    當(dāng)VDD=2.0V時(shí)，最大睡眠電流（IPWR）為50A；    最大電源電流IDD為4.0mA；  &

8、#160; 對(duì)于感性負(fù)載，輸出鉗位電壓為65V；    串行工作頻率為2.0MHz；    開(kāi)關(guān)管峰值輸出電流（25）為3.0A時(shí)，最大接通電阻RDS（on）為0.45；    在所有輸出均為接通狀態(tài)時(shí)，最大IPWR為2.0mA。    2.2 引腳功能    MC33298具有DIP（20引腳）和SOP（24引腳）兩種封裝形式，其引腳功能如表1所列。   

9、  表1 引腳功能        引 腳     符號(hào)     功 能 說(shuō)    明     DIP     SOP     1     1     OUTPUT7  &

10、#160;  輸出7引腳     2     2     OUTPUT6     輸出6引腳     3     3     SCLK     時(shí)鐘輸入引腳。它能控制MC33298片內(nèi)移位寄存器的時(shí)序     4 

11、60;   4     SI     串行指令數(shù)據(jù)輸入引腳。它的電平高低能決定輸出通斷。當(dāng)SI為高電平時(shí)，關(guān)掉編程輸出；當(dāng)SI為低電平時(shí)，接通編程輸出     5     5     Ground     地線(xiàn)引腳     6     6  

12、;   Ground     地線(xiàn)引腳     -     7     Ground     地線(xiàn)引腳     -     8     Ground     地線(xiàn)引腳     7&

13、#160;    9     SO     串行數(shù)據(jù)輸出引腳，也是MC33298片內(nèi)移位寄存器拓態(tài)輸出，它的電平狀態(tài)能決定輸出通斷。在高電平時(shí)，輸出斷開(kāi)；低電平時(shí)，輸出接通     8     10     SCB     通信選擇輸入引腳。當(dāng)CSB為低平時(shí)，單片機(jī)向MC33298傳送數(shù)據(jù)；當(dāng)CSB為高電平時(shí)，MC33298向單

14、片機(jī)傳送數(shù)據(jù)     9     11     Output 5     輸出5引腳     10     12     Output4     輸出4引腳     11     13 &#

15、160;   Output3     輸出3引腳     12     14     Output2     輸出2引腳     13     15     SFPD     短路故障保護(hù)禁止（Short Fault&#

16、160;   Protected Disable）引腳     14     16     VDD     邏輯電源輸入引腳。通常為4.755.25V     15     17     Ground     地線(xiàn)引腳  

17、0;  16     18     Ground     地線(xiàn)引腳     -     19     Ground     地線(xiàn)引腳     -     20     Ground 

18、;    地線(xiàn)引腳     17     21     VPWR     電源輸入引腳。通常為5.5V26.5V     18     22     RESET     復(fù)位引腳。低電平有效     19

19、60;    23     Output 1     輸出1引腳     20     24     Output 0     輸出0引腳        3 工作原理    MC33298的內(nèi)部電路框圖如圖1所

20、示，它由串行數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器、SPI接口邏輯電路、穩(wěn)壓器、故障定時(shí)器、多保護(hù)電路等組成。    3.1 串行外設(shè)接口（SPI）    SPI是MC33298的重要特點(diǎn)之一，它能與許多標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和單片機(jī)直接通信。在通信過(guò)程中，SPI不僅能減少M(fèi)C33298輸入/輸出（I/O）所需的引腳數(shù)量，而且還能為單片機(jī)提供一種用少量引腳外擴(kuò)I/O的有效方法。利用SPI傳送數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)先發(fā)送后接收，數(shù)據(jù)位同時(shí)由單片機(jī)的MOSI引腳（單片機(jī)輸出串行輸入）發(fā)送并由MISO引腳（單征機(jī)輸入串行輸出）接收。發(fā)送和接收主要決定于通信選擇引腳

21、CSB的邏輯電平。當(dāng)CSB為低電平時(shí)，單片機(jī)向MC33298傳送數(shù)據(jù)（即單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)）；當(dāng)CSB為高電平時(shí)，MC33298向單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)（即單片機(jī)接收數(shù)據(jù)）。CSB引腳的邏輯電平也能用于控制SO的輸出驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，啟動(dòng)SO的輸出驅(qū)動(dòng)器，并允許把數(shù)據(jù)從MC33298向單片機(jī)傳送。為了避免假數(shù)據(jù)，在CSB引腳上的數(shù)據(jù)由高到低的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換僅在SCLK低電平時(shí)才發(fā)生。當(dāng)串行指令數(shù)據(jù)輸入到SI引腳并使SI為高電平時(shí)，關(guān)掉編程輸出；而當(dāng)SI為低電平時(shí)，接通編程輸出。為了對(duì)MC33298中8個(gè)輸出的導(dǎo)通或關(guān)斷進(jìn)行編程，需要8位串行數(shù)據(jù)輸入到SI引腳，以啟動(dòng)輸出7、輸出6、輸出0。對(duì)于每個(gè)SC

22、LK的上升沿，在CSB為低電平時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)位指令（通或斷）被送入移位寄存器，當(dāng)8位裝完后，移位寄存器就宣布已經(jīng)滿(mǎn)了。為了確保信息數(shù)據(jù)的完整性，當(dāng)時(shí)鐘SCLK從低到高變化時(shí)，SI電平必須保持不變。    在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，應(yīng)遵照先入先出的原則，即輸入輸出字的傳送應(yīng)以最高位（MSB）在先的原則。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序圖如圖2所示。    3.2 保持電路    具有多種保護(hù)電路是MC33298的另一個(gè)重要特點(diǎn)，它能使芯片和有關(guān)系統(tǒng)免遭損失，以進(jìn)一步提高它的適應(yīng)能力。MC33298具有過(guò)壓

23、、欠壓、過(guò)熱、過(guò)漢、短路、負(fù)載開(kāi)路等保持功能，現(xiàn)對(duì)其中的負(fù)載開(kāi)路保護(hù)電路作些分析。    當(dāng)相應(yīng)輸出被禁止時(shí)MC33298能夠檢測(cè)或顯示出“輸出斷路，負(fù)載開(kāi)路”故障。它是通過(guò)芯片仙MOSFET的漏極電壓與內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓相比較來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的，每個(gè)輸出均有一個(gè)用于檢測(cè)的專(zhuān)用比較器。    當(dāng)輸出電壓小于（0.6V0.8V）VDD的輸出門(mén)限電壓Vthres時(shí)，芯片限可檢測(cè)出輸出斷開(kāi)或負(fù)載開(kāi)路故障。由于MC33298的輸出可作為開(kāi)關(guān)使用，所以在正常工作時(shí)，每個(gè)MOSFET輸出均應(yīng)完全導(dǎo)通或截止。    由于MOSFET的漏-源導(dǎo)通電壓VDS小于門(mén)限電壓，而MOSFET漏-源截止電壓大于門(mén)限電壓。因此，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，門(mén)限電壓應(yīng)選擇在MOSFET的導(dǎo)通電壓和截止電壓之間。    4 應(yīng)用電路