908E624：集成式高邊開關(guān)與LIN通信的汽車應(yīng)用解決方案

在汽車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，對于高效、集成化的解決方案需求日益增長。Freescale的908E624就是這樣一款專為滿足這些需求而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。它將高性能的HC08微控制器與SMARTMOS模擬控制IC集成在一個封裝中，為汽車高電流電機(jī)應(yīng)用的繼電器控制提供了理想選擇。

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一、產(chǎn)品概述

908E624是一款集成式單封裝解決方案，包含高性能的HC08微控制器和SMARTMOS模擬控制IC。HC08具備閃存、定時器、增強(qiáng)型串行通信接口（ESCI）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、內(nèi)部串行外設(shè)接口（SPI）和內(nèi)部時鐘生成模塊。模擬控制芯片則提供三個帶診斷功能的高邊輸出、電壓調(diào)節(jié)器、看門狗、電流檢測運(yùn)算放大器和本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）物理層。這種單封裝解決方案結(jié)合LIN通信，不僅能實(shí)現(xiàn)最佳的應(yīng)用性能調(diào)整，還能節(jié)省PCB設(shè)計(jì)空間，非常適合用于控制汽車高電流電機(jī)應(yīng)用，如車窗升降器、風(fēng)扇和天窗等。

二、產(chǎn)品特性

（一）核心性能

• 高性能M68HC908EY16核心：具備強(qiáng)大的處理能力，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運(yùn)行基礎(chǔ)。
• 豐富的存儲資源：擁有16 KB的片上閃存和512 B的RAM，滿足數(shù)據(jù)存儲和程序運(yùn)行的需求。
• 內(nèi)部時鐘生成模塊：無需外部時鐘源，簡化設(shè)計(jì)并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（二）功能模塊

• 定時器：配備兩個16位、兩通道定時器，可用于精確的時間控制和事件觸發(fā)。
• ADC：10位ADC能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的模擬信號轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的模擬數(shù)據(jù)。
• LIN物理層接口：支持單總線通信，適用于汽車總線系統(tǒng)，符合LIN總線規(guī)范。
• 低 dropout電壓調(diào)節(jié)器：提供穩(wěn)定的電源輸出，確保系統(tǒng)在不同工作條件下的穩(wěn)定性。

（三）輸入輸出

• 高邊輸出：三個高邊輸出可用于驅(qū)動繼電器、燈具等負(fù)載，具備過溫保護(hù)和電流限制功能。
• 喚醒輸入：兩個喚醒輸入可用于檢測外部開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗喚醒功能。
• 微控制器I/O：16個微控制器I/O端口，可靈活配置以滿足不同的應(yīng)用需求。

三、電氣特性

（一）最大額定值

產(chǎn)品在不同方面有明確的最大額定值限制，如電源電壓、輸入引腳電壓、最大微控制器電流等。例如，模擬芯片在正常運(yùn)行時的電源電壓范圍為 -0.3 V至5.5 V，瞬態(tài)條件下為 -0.3 V至27 V；微控制器芯片的輸入引腳電壓范圍為 -0.3 V至VDD +0.3 V。超過這些限制可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞，因此在設(shè)計(jì)時必須嚴(yán)格遵守。

（二）靜態(tài)電氣特性

主要針對模擬芯片，在特定條件下（9.0 V ≤ VSUP ≤ 16 V， -40°C ≤ TJ ≤ 125°C），產(chǎn)品具有一系列靜態(tài)電氣特性。例如，標(biāo)稱工作電壓范圍為5.5 V至18 V，正常模式下的電流消耗在不同條件下有所不同。同時，數(shù)字接口的輸出和輸入引腳也有相應(yīng)的電壓和電流特性。

（三）動態(tài)電氣特性

同樣針對模擬芯片，在特定條件下，LIN物理層的驅(qū)動和接收特性有明確的參數(shù)。例如，不同速率下的傳播延遲、對稱性等。此外，SPI接口的時序、L1和L2輸入的喚醒濾波時間、窗口看門狗的配置等也都有相應(yīng)的動態(tài)特性。

四、功能描述

（一）引腳功能

產(chǎn)品的各個引腳都有明確的功能定義，涵蓋了微控制器的I/O端口、電源引腳、通信引腳等。例如，PORT A、B、C、D、E的I/O引腳可與其他功能模塊共享，實(shí)現(xiàn)特定的功能；外部中斷引腳（IRQ）和外部復(fù)位引腳（RST）用于系統(tǒng)的中斷和復(fù)位操作；LIN收發(fā)器輸出引腳（RXD）用于LIN通信等。

（二）工作模式

908E624提供三種工作模式：正常（運(yùn)行）模式、停止模式和睡眠模式。正常模式下設(shè)備處于活動狀態(tài)，停止和睡眠模式為低功耗模式，具備喚醒功能。停止模式下電壓調(diào)節(jié)器仍為MCU提供有限電流的VDD，睡眠模式下電壓調(diào)節(jié)器關(guān)閉。不同模式的切換由SPI控制寄存器中的MODE1:2位控制。

（三）中斷功能

在正常（運(yùn)行）模式下，908E624有四種不同的中斷源，包括低電壓中斷、高電壓中斷、喚醒中斷、電壓調(diào)節(jié)器溫度預(yù)警和高邊開關(guān)熱關(guān)斷。這些中斷會在相應(yīng)的條件滿足時觸發(fā)，并通過SPI狀態(tài)寄存器中的相關(guān)位進(jìn)行報(bào)告。

（四）LIN物理層

LIN總線引腳為汽車應(yīng)用提供單總線通信的物理層，符合LIN物理層規(guī)范。LIN驅(qū)動器具備過流保護(hù)和熱關(guān)斷功能，內(nèi)部集成上拉電阻和串聯(lián)二極管結(jié)構(gòu)，無需外部上拉組件。可通過SPI控制寄存器中的LINSL2:1位選擇不同的速率，以優(yōu)化在不同波特率下的操作。

（五）窗口看門狗

窗口看門狗可通過WDCONF引腳的外部電阻進(jìn)行配置，其清除操作由SPI控制寄存器中的MODE1:2位控制。只有在開放窗口內(nèi)才能清除看門狗，否則會觸發(fā)復(fù)位操作。

（六）電壓調(diào)節(jié)器

芯片包含低功耗、低dropout電壓調(diào)節(jié)器，為MCU提供內(nèi)部和外部電源。具備過流保護(hù)和過溫保護(hù)功能，在停止模式下提供有限的輸出電流，睡眠模式下外部VDD關(guān)閉。

五、典型應(yīng)用與開發(fā)支持

（一）典型應(yīng)用

908E624適用于汽車車身電子中的繼電器控制，如車窗升降、天窗控制等。通過LIN總線實(shí)現(xiàn)通信，能夠高效地控制高電流電機(jī)。

（二）開發(fā)支持

由于908E624嵌入了MC68HC908EY16 MCU，通常適用于該MCU的開發(fā)工具也適用于此設(shè)備。但由于額外的模擬芯片電路和標(biāo)稱 +12 V電源電壓，在開發(fā)過程中需要考慮一些額外的因素，如高電壓的應(yīng)用、MCU監(jiān)控的禁用等。編程可以在芯片級和PCB級進(jìn)行，不同階段有不同的電源供應(yīng)和引腳配置要求。

六、EMC/EMI建議

為了提高產(chǎn)品的EMC/EMI性能，需要在設(shè)計(jì)中采取一些措施。例如，在VSUP引腳附近放置高質(zhì)量的陶瓷去耦電容，在LIN引腳附近放置陶瓷去耦電容和壓敏電阻，在LIN線路中使用鐵氧體磁珠等。同時，對于MCU的數(shù)字和模擬電源引腳，也需要采取相應(yīng)的去耦和布局措施，以避免噪聲問題。

七、包裝與熱性能

（一）包裝

產(chǎn)品采用54引腳SOIC寬體封裝，帶有EW（無鉛）后綴。詳細(xì)的封裝尺寸可在Freescale網(wǎng)站上通過關(guān)鍵字搜索98ASA99294D獲取。

（二）熱性能

MM908E624是雙芯片封裝，有兩個獨(dú)立的熱源。熱性能通過熱阻矩陣來描述，不同條件下的熱阻參數(shù)在文檔中有詳細(xì)說明。通過測量和模擬，可得到不同熱阻情況下的性能數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

八、總結(jié)

908E624是一款功能強(qiáng)大、集成度高的產(chǎn)品，適用于汽車和工業(yè)應(yīng)用中的繼電器控制。其豐富的功能特性、明確的電氣參數(shù)和詳細(xì)的應(yīng)用說明，為電子工程師提供了全面的設(shè)計(jì)參考。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇工作模式、配置引腳功能，并采取相應(yīng)的EMC/EMI措施，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時，對于熱性能的考慮也至關(guān)重要，合理的散熱設(shè)計(jì)能夠提高產(chǎn)品的可靠性和壽命。大家在使用過程中，是否遇到過類似產(chǎn)品在熱管理方面的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。