ZHCAF40 March 2025 MCF8315A , MCF8315C , MCF8315D , MCF8316A , MCF8316C-Q1 , MCF8316D
3.5 MCF8315 可简化外设设计
MCF8315 具有一个集成式混合模式降压稳压器，可为外部控制器或系统电压轨提供 3.3V 或 5V 稳压电源。此外，降压输出可以配置为 4V 或 5.7V 以支持外部 LDO 的额外余量，用于生成 3.3V 或 5V 电源。降压输出电压由 BUCK_SEL 设置。但是，在没有额外的 MCU 电源轨的情况下，该电感器/电阻器不起作用，但会产生额外的材料成本并占用额外的 PCB 面积。本文提出了一种用于优化设计的新方案：
图 3-4 MCF8315 电源序列根据电源轨架构，可以看出 AVDD 的电源轨由 Vbuck 或 VM 电源提供。如果需要省略 VBUCK 电路，则需要禁用降压稳压器，BUCK_DIS = 1h（默认值 0h 会启用降压稳压器）并且 BUCK_CL = 1h（降压稳压器电流限制设置为 150mA）。此时，SW_BUCK 引脚可以停止 PWM 波形，并限制最大电流。然后设置 BUCK_PS_DIS = 1b。此时，AVDD 电源轨输入路径为 VM->AVDD。
图 3-5 MCF8315 电源轨根据规范中所示的电源轨，FB_BK 此时没有电压，而 DVDD 是通过 FB_BK 输入，因此 DVDD 没有通电，芯片无法工作。上一章提到 AVDD 具有 20mA 输出功能，我们可以将 AVDD 连接到 FB_BK 引脚。前提是 FB_BK 电压降至足够低的电平，以触发内部电路上的欠压。
在此阶段，电源轨输入路径更改为：VM->AVDD->FB_BK->DVDD。
操作步骤归纳如下：
| 步骤 | 寄存器 | 设置 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | BUCK_DIS | 1h | 禁用降压稳压器 |
| 2 | BUCK_CL | 1h | 降压稳压器电流限制设置为 150mA |
| 3 | BUCK_PS_DIS | 1h | 禁用降压电源时序 |
| 4 | AVDD 通过 PCB 路由至 FB_BK 引脚。避免布线过长。在 FB_BK 引脚旁边添加一个 1uf 接地电容器。 | ||
| 5 | BUCK_SEL | 0h | 降压电压设置为 3.3V |
此外，为了降低输入电压与 AVDD 之间的损耗，FB_BK 引脚还支持输入一个外部 LDO 来降低功率损耗：
| 步骤 | 寄存器 | 设置 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | BUCK_DIS | 1h | 禁用降压稳压器 |
| 2 | BUCK_CL | 1h | 降压稳压器电流限制设置为 150mA |
| 3 | BUCK_PS_DIS | 1h | 禁用降压电源时序 |
| 4 | 将外部 3V3/5V LDO 输出连接到 FB_BK 引脚，添加 1uf 电容器接地 | ||
| 5 | BUCK_SEL | 0h | 降压电压设置为 3.3V |
参考原理图：
图 3-6 展示了可以通过将 AVDD 连接到 FB_BK 来简化外设设计。
图 3-6 MCF8315 简化外设设计原理图参考参考布局：
图 3-7 MCF8315 简化外设设计原理图参考MCF8315 设计 3D 布局参考图：外径 48mm，内径间隙 26mm。在此设计中，PCB 外设设计仅占用 10mm x 20mm 的面积
图 3-8 MCF8315 简化外设设计布局 3D 图| ID | 名称 | 位号 | 封装 | 数量 |
|---|---|---|---|---|
| 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（不包括连接器）进行比较后，只需要 7 个必要的电容器即可完成此设计。此设计可以降低外设元件的成本并减少元件占用的面积，同时确保电机性能尽可能保持不变。当然，这也会带来器件功耗增加的问题。