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高集成度低成本智能功率芯片方案解析
发布时间:2017-11-22 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
3.2.1 SBC Sleep Mode
可以通过直接修改SPI命令来进入该工作模式。在这个工作模式下，LIN收发器以及所有的内部开关都被关闭，同时内部的电压调节器也被关闭，以停止对微控制供电。通过这种方式可以将系统的功耗降到最小。可以通过5个唤醒输入引脚上的电平跳变或者LIN消息来退出该模式，将系统唤醒。被唤醒后，内部的电压调节器将自动激活，微控制器将产生1个复位信号，将系统复位。图2为“Sleep”模式的测试波形。其中，曲线1为唤醒输入引脚MON4的电感器生产波形，曲线2为复位引脚RESET的波形。在“Sleep”模式下，MON4引脚的输入为12 V高电平，RESET引脚输出0 V低电平。当MON4引脚的电平发生跳变，由高电平变为低电平后，RESET引脚产生1个5 V高电平的复位信号，将系统唤醒并复位。从图中可以看出这段唤醒时间持续约9.5 ms。根据进一步的测量，在该模式下，系统的静态电流约为9 mA。
图2 SBC Sleep Mode 测试波形3.2.2 SBC Stop Mode
需要先将XC866的工作模式设置成省电模式，再修改SPI命令才能进入该工作模式。在这个工作模式下，LIN收发器以及所有的内部开关也都被关闭，但是并不关闭电压调节器，而是用微弱的静态电流对微控制器供电，微控制器同时停止执行指令。可以通过5个唤醒输入引脚上的电平跳变或者LIN消息来退出该模式。图3为“Stop”模式的测试波形。其中，曲线1为唤醒输入引脚MON4的波形，曲线2为输出引脚P0.5的波形。在“Stop”模式下，MON4引脚的输入为12 V高电平，P0.5引脚输出0 V低电平，当MON4引脚的电平发生跳变，由高电平变为低电平塑封电感后，将系统唤醒，然后马上让P0.5引脚输出5 V高电平。从图中可以看出这段唤醒时间持续约265 μs。根据进一步的测量，在该模式下，系统的静态电流约为30 mA。与“Sleep”模式相比较，该模式不仅能够极大地降低系统功耗，同时因为没有关闭微控制器，能够更快地将系统唤醒，而且唤醒后不产生复位信号，直接从停止的指令位置继续执行。
图3 SBC Stop Mode 测试波形4 TLE7810低功耗方案的应用
TLE7810的一个具体应用是电动车窗控制器。基于TLE7810的电动车窗控制器的硬件结构框图如图4所示。其中，高边开关(MON5引脚)为按键背光灯供电，霍尔传感器电源(Supply引脚)同时为霍尔传感器和运算放大器供电。
图4 电动车窗控制器硬件结构框图MON5引脚与Supply引脚的输出电平由SPI命令直接控制。当控制车窗升降的4个按键(MON1~MON4)未按下时，通过SPI命令控制MON5引脚输出低电平，按键背光灯灭;当有按键按下时，通过SPI命令控制MON5引脚输出高电平，按键背光灯亮。当电机处于停止状态时，通过SPI命令控制Supply引脚输出低电平，关闭对霍尔传感器与运算放大器的供电。霍尔传感器是在电机运转时测量电机的转速与转向的，运算放大器用来对电机电流进行采样放大，因此在电机处于停止状态时这两个外设都没必要工作，关闭对它们的供电在一定程度上可以降低功耗。
当后门侧车窗在没有收到任何由后车门按键发出的控制命令，也没有收到任何由司机侧车门通过LIN总线发出的塑封电感器命令时，可在延时一段时间后，直接通过SPI命令让系统进入“输出电感器Sleep”模式。车窗控制器在正常工作模式下，系统电流约150 mA，插件电感而在该模式下，TLE7810内部的电源模块停止对所有负载供电，系统电流仅为9 mA，将控制器的功耗降到最小。休眠后，若司机侧或者后门侧按键重新发出命令，可将唤醒系统，进入正常工作状态。
5 总结
本文分析了单片机功耗的来源，以Infineon TLE7810单片机为例，研究了TLE7810特有的SBC的低功耗设计方案，并结合具体电动车窗控制器的例子，简单阐述了TLE7810低功耗设计方案的实际应用。在复杂的实际应用中，还需要综合考虑系统硬件设计相应的软件，结合具体的应用场合，选择合适的低功耗设计方案，以达到降低系统功耗的目的。
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