隨著汽車普及的網(wǎng)絡(luò)連接以及逐漸出現(xiàn)的智能駕駛等模式，汽車領(lǐng)域也進(jìn)入了“下一代”體系，而這都需要依賴先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)。越是先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)就越需要更性能的汽車微控制器來控制，這也不斷促進(jìn)著例如聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

 

在汽車的微控制系統(tǒng)中，需要能夠周期性地喚醒“沉睡”中的汽車，并且恢復(fù)到滿功率狀態(tài)，同時，又往往需要從運(yùn)行狀態(tài)切換到待機(jī)模式。而隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及自動駕駛技術(shù)的接入，這類操作更是頻繁。

 

而這其中，就需要可靠的微控制系統(tǒng)，當(dāng)前汽車配備的控制器普遍性能較低，為了滿足對待機(jī)模式的操作要求，通常需要使用固定電源提供的電源以滿足微控制器內(nèi)部的喚醒邏輯模塊。而隨著多核心的高性能控制器的出現(xiàn)，如果繼續(xù)使用這種技術(shù)，在喚醒汽車時，會同時使用多個核心控制器，對于一個控制器就能完成的任務(wù)而言，這顯然會造成系統(tǒng)功耗的增加。

 

為了滿足“下一代”汽車中高性能多核心控制器的低功耗要求，恩智浦在2020年4月14日申請了一項名為“用于下一代低功率汽車系統(tǒng)的自適應(yīng)高效待機(jī)電源方案”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?02010288041.0），申請人為恩智浦美國有限公司。

 

根據(jù)該專利目前公開的相關(guān)資料，讓我們一起來看看這項“下一代”汽車的低功耗控制器方案吧。

 

如上圖，為該專利中發(fā)明的用于低功率、雙核心微控制器的自適應(yīng)待機(jī)電源的簡化電路圖，待機(jī)電源100包括第一開關(guān)電源101-104和第二LDO電源114-115，兩種電源連接在一起為汽車供電，其中也包括微控制器的主核心和待機(jī)核心。為了實現(xiàn)供電的目的，在LDO線性電壓調(diào)節(jié)器110上設(shè)置有負(fù)載開關(guān)116，連接在MCU的供電引腳上，通過互補(bǔ)的方式停用或者啟用負(fù)載開關(guān)。

 

當(dāng)用戶需要喚醒汽車時，需要為主核心提供電壓，此時，第一開關(guān)電源在待機(jī)模式下能夠周期性地喚醒開關(guān)模式電源電壓，以在激活模式下為汽車器件的主核心提供電壓。

 

在此期間，第一開關(guān)電源會將主核心的供電電壓輸入引腳置于高電壓（工作電壓），而將待機(jī)核心的供電電壓值為0。因此，在待機(jī)模式下，數(shù)字控制使用EN_lDO信號來停用負(fù)載開關(guān)，從而為主核心提供供電電壓。

 

如上圖，為這種操作低功率雙核心微控制器的自適應(yīng)待機(jī)電源的控制邏輯簡化流程圖，電力管理單元首先檢測汽車是否處于喚醒或者激活模式中：如果未檢測到用戶的喚醒動作，則繼續(xù)等待用戶的指令到來；在檢測到喚醒模式后，系統(tǒng)進(jìn)入跟蹤開關(guān)模式。

 

此時，電力管理單元會使用指定的最小電壓閾值來評估主核心電源的輸出電壓，判斷其是否提供良好的供電電壓電平，由于主核心電源的輸出電壓與待機(jī)核心電源相連，因此需要使用負(fù)載開關(guān)來選擇使用主核心來喚醒汽車。此時，主核心電源中的低LDO線性調(diào)節(jié)器會切斷與待機(jī)核心電源的連接，因此，在喚醒汽車時，只需要為主核心供電，以達(dá)到節(jié)能、低功耗的目的。

 

此后，用戶停止使用汽車時，汽車就又會進(jìn)入待機(jī)模式，此時，主核心進(jìn)入“休眠”模式，而啟用汽車的待機(jī)核心，電源管理系統(tǒng)為待機(jī)核心供電，以滿足汽車在待機(jī)時的電壓需求。