ZHCAF40 March 2025 MCF8315A , MCF8315C , MCF8315D , MCF8316A , MCF8316C-Q1 , MCF8316D
3.5 MCF8315 可簡化外設(shè)設(shè)計
MCF8315 具有一個集成式混合模式降壓穩(wěn)壓器，可為外部控制器或系統(tǒng)電壓軌提供 3.3V 或 5V 穩(wěn)壓電源。此外，降壓輸出可以配置為 4V 或 5.7V 以支持外部 LDO 的額外余量，用于生成 3.3V 或 5V 電源。降壓輸出電壓由 BUCK_SEL 設(shè)置。但是，在沒有額外的 MCU 電源軌的情況下，該電感器/電阻器不起作用，但會產(chǎn)生額外的材料成本并占用額外的 PCB 面積。本文提出了一種用于優(yōu)化設(shè)計的新方案：
圖 3-4 MCF8315 電源序列根據(jù)電源軌架構(gòu)，可以看出 AVDD 的電源軌由 Vbuck 或 VM 電源提供。如果需要省略 VBUCK 電路，則需要禁用降壓穩(wěn)壓器，BUCK_DIS = 1h（默認值 0h 會啟用降壓穩(wěn)壓器）并且 BUCK_CL = 1h（降壓穩(wěn)壓器電流限制設(shè)置為 150mA）。此時，SW_BUCK 引腳可以停止 PWM 波形，并限制最大電流。然后設(shè)置 BUCK_PS_DIS = 1b。此時，AVDD 電源軌輸入路徑為 VM->AVDD。
圖 3-5 MCF8315 電源軌根據(jù)規(guī)范中所示的電源軌，F(xiàn)B_BK 此時沒有電壓，而 DVDD 是通過 FB_BK 輸入，因此 DVDD 沒有通電，芯片無法工作。上一章提到 AVDD 具有 20mA 輸出功能，我們可以將 AVDD 連接到 FB_BK 引腳。前提是 FB_BK 電壓降至足夠低的電平，以觸發(fā)內(nèi)部電路上的欠壓。
在此階段，電源軌輸入路徑更改為：VM->AVDD->FB_BK->DVDD。
操作步驟歸納如下：
| 步驟 | 寄存器 | 設(shè)置 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 1 | BUCK_DIS | 1h | 禁用降壓穩(wěn)壓器 |
| 2 | BUCK_CL | 1h | 降壓穩(wěn)壓器電流限制設(shè)置為 150mA |
| 3 | BUCK_PS_DIS | 1h | 禁用降壓電源時序 |
| 4 | AVDD 通過 PCB 路由至 FB_BK 引腳。避免布線過長。在 FB_BK 引腳旁邊添加一個 1uf 接地電容器。 | ||
| 5 | BUCK_SEL | 0h | 降壓電壓設(shè)置為 3.3V |
此外，為了降低輸入電壓與 AVDD 之間的損耗，F(xiàn)B_BK 引腳還支持輸入一個外部 LDO 來降低功率損耗：
| 步驟 | 寄存器 | 設(shè)置 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 1 | BUCK_DIS | 1h | 禁用降壓穩(wěn)壓器 |
| 2 | BUCK_CL | 1h | 降壓穩(wěn)壓器電流限制設(shè)置為 150mA |
| 3 | BUCK_PS_DIS | 1h | 禁用降壓電源時序 |
| 4 | 將外部 3V3/5V LDO 輸出連接到 FB_BK 引腳，添加 1uf 電容器接地 | ||
| 5 | BUCK_SEL | 0h | 降壓電壓設(shè)置為 3.3V |
參考原理圖：
圖 3-6 展示了可以通過將 AVDD 連接到 FB_BK 來簡化外設(shè)設(shè)計。
圖 3-6 MCF8315 簡化外設(shè)設(shè)計原理圖參考參考布局：
圖 3-7 MCF8315 簡化外設(shè)設(shè)計原理圖參考MCF8315 設(shè)計 3D 布局參考圖：外徑 48mm，內(nèi)徑間隙 26mm。在此設(shè)計中，PCB 外設(shè)設(shè)計僅占用 10mm x 20mm 的面積
圖 3-8 MCF8315 簡化外設(shè)設(shè)計布局 3D 圖| ID | 名稱 | 位號 | 封裝 | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1uF | C1、C2、C4、C5 | C0603 | 4 |
| 2 | 47nF | C3 | C0603 | 1 |
| 3 | 100nF | C7 | C0603 | 1 |
| 4 | 10uF | C6 | C1206 | 1 |
| 5 | 5.1kΩ | R1、R2 | R0603 | 2 |
| 6 | MCF8315DVPWPR | U1 | HTSSOP-24 | 1 |
更新 BOM 表（不包括連接器）進行比較后，只需要 7 個必要的電容器即可完成此設(shè)計。此設(shè)計可以降低外設(shè)元件的成本并減少元件占用的面積，同時確保電機性能盡可能保持不變。當(dāng)然，這也會帶來器件功耗增加的問題。