具有单片机串行接口的汽车电子驱动器

1、    具有单片机串行接口的汽车电子驱动器    具有单片机串行接口的汽车电子驱动器    类别：消费电子      作者：南京航空航天大学     纪宗南 来源：国外电子元器件                 

2、;           具有单片机串行接口的汽车电子驱动器                     摘要：MC33298是Motorola公司推出的新型汽车电子驱动器，它具有8路输出，可由8位串行控制。MC33298所具有的独特的串行外设接口（SPI）可以使其和各种单片机直接相连以控制不同

3、的负载。文中介绍了MC33298的特点、功能和工作原理，并给出了它的几种典型的接口应用电路。             关键词：驱动器    串行接口 单片机 MC22298         1 概述    MC33298是一种较为新颖的汽车驱动器，它具有8路输出的低边功率开关，由8位串行控制。MC33298采用新型集成

4、工艺，内含集成CMOS逻辑、双极性MOS模拟电路和DMOS功率场效应管等多种电路。由于该芯片具有串行外设接口（SPI），所以能和多种单片机直接相连，以控制不同的感性或白炽灯负载。    以极性MOS模拟电路被嵌入DMOS输出晶体管的漏极中，能对每路输出进行监视并提供快速、独立的保护功能。而且所有的输出都具有0.5A/65V嵌位电压，以提供快速感性截止和瞬态保护。    MC33298使用高效的上漏极功率DMOS输出晶体管，其漏-源导通电阻较小，一般RDS（on）0.45，可方便地达到控制逻辑输出电路的目的。

5、0;   MC33298除可用于汽车驱动器外，还可用在计算机、通信和工业控制等方面，因而它是一种多用途的芯片。由于它用逻辑电平的MOS场效应晶体管作为输出器件，并可在小栅压下（5.0V）导通，所以不需要内部电荷泵。    所有的输入均与5.0V CMOS逻辑电平兼容。并具有负极性和反向逻辑功能。当输入编程电压为低电平（<1.0V）时，相应受控的低边开关导通（低电平有效）；当输入编程电压为高电平（>3.0V）时，则相应受控的低边开关截止（高电平有效）。    2 芯片简介&#

6、160;   2.1 主要特点    MC33298汽车电子驱动器具有如下主要特点：    具有与单片机串行接口兼容的SPI；    SPI通信可用来控制驱动器和故障检测；    具有8路输出驱动器；    8位串行I/O电平与CMOS电平兼容；    工作电压宽：5.5V26.5V；   

7、0;具有多种保护功能：    负载开路输出；    过压检测和关断处理；    过热检测和关断处理；    短路检测和关断处理。    在驱动白炽灯负载时，输出电流被限制在3.0A6.0A；    当VDD=2.0V时，最大睡眠电流（IPWR）为50A；    最大电源电流IDD为4.0mA；  &

8、#160; 对于感性负载，输出钳位电压为65V；    串行工作频率为2.0MHz；    开关管峰值输出电流（25）为3.0A时，最大接通电阻RDS（on）为0.45；    在所有输出均为接通状态时，最大IPWR为2.0mA。    2.2 引脚功能    MC33298具有DIP（20引脚）和SOP（24引脚）两种封装形式，其引脚功能如表1所列。   

9、  表1 引脚功能        引 脚     符号     功 能 说    明     DIP     SOP     1     1     OUTPUT7  &

10、#160;  输出7引脚     2     2     OUTPUT6     输出6引脚     3     3     SCLK     时钟输入引脚。它能控制MC33298片内移位寄存器的时序     4 

11、60;   4     SI     串行指令数据输入引脚。它的电平高低能决定输出通断。当SI为高电平时，关掉编程输出；当SI为低电平时，接通编程输出     5     5     Ground     地线引脚     6     6  

12、;   Ground     地线引脚     -     7     Ground     地线引脚     -     8     Ground     地线引脚     7&

13、#160;    9     SO     串行数据输出引脚，也是MC33298片内移位寄存器拓态输出，它的电平状态能决定输出通断。在高电平时，输出断开；低电平时，输出接通     8     10     SCB     通信选择输入引脚。当CSB为低平时，单片机向MC33298传送数据；当CSB为高电平时，MC33298向单

14、片机传送数据     9     11     Output 5     输出5引脚     10     12     Output4     输出4引脚     11     13 &#

15、160;   Output3     输出3引脚     12     14     Output2     输出2引脚     13     15     SFPD     短路故障保护禁止（Short Fault&#

16、160;   Protected Disable）引脚     14     16     VDD     逻辑电源输入引脚。通常为4.755.25V     15     17     Ground     地线引脚  

17、0;  16     18     Ground     地线引脚     -     19     Ground     地线引脚     -     20     Ground 

18、;    地线引脚     17     21     VPWR     电源输入引脚。通常为5.5V26.5V     18     22     RESET     复位引脚。低电平有效     19

19、60;    23     Output 1     输出1引脚     20     24     Output 0     输出0引脚        3 工作原理    MC33298的内部电路框图如图1所

20、示，它由串行数据输出线驱动器、SPI接口逻辑电路、稳压器、故障定时器、多保护电路等组成。    3.1 串行外设接口（SPI）    SPI是MC33298的重要特点之一，它能与许多标准外设和单片机直接通信。在通信过程中，SPI不仅能减少MC33298输入/输出（I/O）所需的引脚数量，而且还能为单片机提供一种用少量引脚外扩I/O的有效方法。利用SPI传送数据时，单片机先发送后接收，数据位同时由单片机的MOSI引脚（单片机输出串行输入）发送并由MISO引脚（单征机输入串行输出）接收。发送和接收主要决定于通信选择引脚

21、CSB的逻辑电平。当CSB为低电平时，单片机向MC33298传送数据（即单片机发送数据）；当CSB为高电平时，MC33298向单片机传送数据（即单片机接收数据）。CSB引脚的逻辑电平也能用于控制SO的输出驱动器，当该引脚为低电平时，启动SO的输出驱动器，并允许把数据从MC33298向单片机传送。为了避免假数据，在CSB引脚上的数据由高到低的数据转换仅在SCLK低电平时才发生。当串行指令数据输入到SI引脚并使SI为高电平时，关掉编程输出；而当SI为低电平时，接通编程输出。为了对MC33298中8个输出的导通或关断进行编程，需要8位串行数据输入到SI引脚，以启动输出7、输出6、输出0。对于每个SC

22、LK的上升沿，在CSB为低电平时，一个数据位指令（通或断）被送入移位寄存器，当8位装完后，移位寄存器就宣布已经满了。为了确保信息数据的完整性，当时钟SCLK从低到高变化时，SI电平必须保持不变。    在数据传送过程中，应遵照先入先出的原则，即输入输出字的传送应以最高位（MSB）在先的原则。数据传输的时序图如图2所示。    3.2 保持电路    具有多种保护电路是MC33298的另一个重要特点，它能使芯片和有关系统免遭损失，以进一步提高它的适应能力。MC33298具有过压

23、、欠压、过热、过汉、短路、负载开路等保持功能，现对其中的负载开路保护电路作些分析。    当相应输出被禁止时MC33298能够检测或显示出“输出断路，负载开路”故障。它是通过芯片仙MOSFET的漏极电压与内部产生的基准电压相比较来进行检测的，每个输出均有一个用于检测的专用比较器。    当输出电压小于（0.6V0.8V）VDD的输出门限电压Vthres时，芯片限可检测出输出断开或负载开路故障。由于MC33298的输出可作为开关使用，所以在正常工作时，每个MOSFET输出均应完全导通或截止。    由于MOSFET的漏-源导通电压VDS小于门限电压，而MOSFET漏-源截止电压大于门限电压。因此，在电路设计时，门限电压应选择在MOSFET的导通电压和截止电压之间。    4 应用电路