TLE7810特有的SBC低功耗設(shè)計方法

　　從圖1中可以看出，SBC配備1個LIN收發(fā)器、1個低壓差電壓調(diào)節(jié)器、2個用于驅(qū)動繼電器的低邊開關(guān)、1個用于驅(qū)動LED的高邊開關(guān)、1個霍爾傳感器電源、5個喚醒輸入，以及1個標(biāo)準(zhǔn)的16位SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）接口等。通過SPI接口，XC866可以發(fā)送1個16位的命令來控制SBC的運(yùn)行， SBC同時向XC866回復(fù)1個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)計方案

3.1 SBC集成的外設(shè)

　　SBC不僅將多個外設(shè)集成到1個芯片內(nèi)部，而且可以通過SPI接口控制這些外設(shè)的打開與關(guān)閉，根據(jù)實際應(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?？梢酝ㄟ^SPI命令將SBC的工作模式設(shè)置成“LIN Sleep”模式。在這個工作模式下，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)器可以隨時通過主節(jié)點(diǎn)或其他從節(jié)點(diǎn)的LIN消息來激活。
② 低壓差電壓調(diào)節(jié)器?？梢酝ㄟ^SPI命令將SBC的工作模式設(shè)置成“Sleep”模式。在這個工作模式下，該電壓調(diào)節(jié)器被關(guān)閉，以停止對微控制器供電，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LED。在不需要使用LED的場合，可以直接通過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合，可以直接通過SPI命令將該電源關(guān)閉。

3.2 SBC的省電模式與喚醒測試

　　SBC可以在多個工作模式下工作，根據(jù)實際應(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

　　可以通過直接修改SPI命令來進(jìn)入該工作模式。在這個工作模式下，LIN收發(fā)器以及所有的內(nèi)部開關(guān)都被關(guān)閉，同時內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)器也被關(guān)閉，以停止對微控制供電。通過這種方式可以將系統(tǒng)的功耗降到最小?？梢酝ㄟ^5個喚醒輸入引腳上的電平跳變或者LIN消息來退出該模式，將系統(tǒng)喚醒。被喚醒后，內(nèi)部的電壓調(diào)節(jié)器將自動激活，微控制器將產(chǎn)生1個復(fù)位信號，將系統(tǒng)復(fù)位。圖2為“Sleep”模式的測試波形。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5 V高電平的復(fù)位信號，將系統(tǒng)喚醒并復(fù)位。從圖中可以看出這段喚醒時間持續(xù)約9.5 ms。根據(jù)進(jìn)一步的測量，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)電流對微控制器供電，微控制器同時停止執(zhí)行指令?？梢酝ㄟ^5個喚醒輸入引腳上的電平跳變或者LIN消息來退出該模式。圖3為“Stop”模式的測試波形。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?，將系統(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間持續(xù)約265 μs。根據(jù)進(jìn)一步的測量，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，同時因為沒有關(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，直接從停止的指令位置繼續(xù)執(zhí)行。