TLE7810特有的SBC低功耗設(shè)計(jì)方法

　　從圖1中可以看出，SBC配備1個(gè)LIN收發(fā)器、1個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器、2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)繼電器的低邊開關(guān)、1個(gè)用于驅(qū)動(dòng)LED的高邊開關(guān)、1個(gè)霍爾傳感器電源、5個(gè)喚醒輸入，以及1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的16位SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）接口等。通過(guò)SPI接口，XC866可以發(fā)送1個(gè)16位的命令來(lái)控制SBC的運(yùn)行， SBC同時(shí)向XC866回復(fù)1個(gè)16位的數(shù)據(jù)，指示SBC當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。

3 SBC的低功耗設(shè)計(jì)方案

3.1 SBC集成的外設(shè)

　　SBC不僅將多個(gè)外設(shè)集成到1個(gè)芯片內(nèi)部，而且可以通過(guò)SPI接口控制這些外設(shè)的打開與關(guān)閉，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，可以靈活地控制這些外設(shè)，以達(dá)到降低功耗的目的。

① LIN收發(fā)器。可以通過(guò)SPI命令將SBC的工作模式設(shè)置成“LIN Sleep”模式。在這個(gè)工作模式下，LIN收發(fā)器的內(nèi)部上拉電阻被關(guān)掉，以此來(lái)禁用LIN收發(fā)器，這樣就能夠減小一部分電流消耗。禁用的LIN收發(fā)器可以隨時(shí)通過(guò)主節(jié)點(diǎn)或其他從節(jié)點(diǎn)的LIN消息來(lái)激活。
② 低壓差電壓調(diào)節(jié)器。可以通過(guò)SPI命令將SBC的工作模式設(shè)置成“Sleep”模式。在這個(gè)工作模式下，該電壓調(diào)節(jié)器被關(guān)閉，以停止對(duì)微控制器供電，從而使系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，將功耗降到最小。
③ 高邊開關(guān)。高邊開關(guān)可以直接驅(qū)動(dòng)LED。在不需要使用LED的場(chǎng)合，可以直接通過(guò)SPI命令將該開關(guān)關(guān)閉。
④ 霍爾傳感器電源。該電源可以直接為霍爾傳感器供電，驅(qū)動(dòng)霍爾傳感器正常工作，也可以為其他一些設(shè)備，比如運(yùn)算放大器供電。在不需要使用霍爾傳感器的場(chǎng)合，可以直接通過(guò)SPI命令將該電源關(guān)閉。

3.2 SBC的省電模式與喚醒測(cè)試

　　SBC可以在多個(gè)工作模式下工作，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，可以靈活地進(jìn)行工作狀態(tài)的切換。SBC提供了2種省電模式，“Sleep”模式和“Stop”模式。工作在這2種模式下，可以極大地降低系統(tǒng)的功耗。

3.2.1 SBC Sleep Mode

　　可以通過(guò)直接修改SPI命令來(lái)進(jìn)入該工作模式。在這個(gè)工作模式下，LIN收發(fā)器以及所有的內(nèi)部開關(guān)都被關(guān)閉，同時(shí)內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)器也被關(guān)閉，以停止對(duì)微控制供電。通過(guò)這種方式可以將系統(tǒng)的功耗降到最小。可以通過(guò)5個(gè)喚醒輸入引腳上的電平跳變或者LIN消息來(lái)退出該模式，將系統(tǒng)喚醒。被喚醒后，內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)器將自動(dòng)激活，微控制器將產(chǎn)生1個(gè)復(fù)位信號(hào)，將系統(tǒng)復(fù)位。圖2為“Sleep”模式的測(cè)試波形。其中，曲線1為喚醒輸入引腳MON4的波形，曲線2為復(fù)位引腳RESET的波形。在“Sleep”模式下，MON4引腳的輸入為12 V高電平，RESET引腳輸出0 V低電平。當(dāng)MON4引腳的電平發(fā)生跳變，由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅琑ESET引腳產(chǎn)生1個(gè)5 V高電平的復(fù)位信號(hào)，將系統(tǒng)喚醒并復(fù)位。從圖中可以看出這段喚醒時(shí)間持續(xù)約9.5 ms。根據(jù)進(jìn)一步的測(cè)量，在該模式下，系統(tǒng)的靜態(tài)電流約為9 mA。

圖2 SBC Sleep Mode 測(cè)試波形

3.2.2 SBC Stop Mode

　　需要先將XC866的工作模式設(shè)置成省電模式，再修改SPI命令才能進(jìn)入該工作模式。在這個(gè)工作模式下，LIN收發(fā)器以及所有的內(nèi)部開關(guān)也都被關(guān)閉，但是并不關(guān)閉電壓調(diào)節(jié)器，而是用微弱的靜態(tài)電流對(duì)微控制器供電，微控制器同時(shí)停止執(zhí)行指令。可以通過(guò)5個(gè)喚醒輸入引腳上的電平跳變或者LIN消息來(lái)退出該模式。圖3為“Stop”模式的測(cè)試波形。其中，曲線1為喚醒輸入引腳MON4的波形，曲線2為輸出引腳P0.5的波形。在“Stop”模式下，MON4引腳的輸入為12 V高電平，P0.5引腳輸出0 V低電平，當(dāng)MON4引腳的電平發(fā)生跳變，由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅瑢⑾到y(tǒng)喚醒，然后馬上讓P0.5引腳輸出5 V高電平。從圖中可以看出這段喚醒時(shí)間持續(xù)約265 μs。根據(jù)進(jìn)一步的測(cè)量，在該模式下，系統(tǒng)的靜態(tài)電流約為30 mA。與“Sleep”模式相比較，該模式不僅能夠極大地降低系統(tǒng)功耗，同時(shí)因?yàn)闆]有關(guān)閉微控制器，能夠更快地將系統(tǒng)喚醒，而且喚醒后不產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，直接從停止的指令位置繼續(xù)執(zhí)行。