隨著汽車(chē)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(chē)領(lǐng)域也進(jìn)入了“下一代”體系，而這都需要依賴(lài)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(chē)微控制器來(lái)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(chē)的微控制系統(tǒng)中，需要能夠周期性地喚醒“沉睡”中的汽車(chē)，并且恢復(fù)到滿(mǎn)功率狀態(tài)，同時(shí)，又往往需要從運(yùn)行狀態(tài)切換到待機(jī)模式。而隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及自動(dòng)駕駛技術(shù)的接入，這類(lèi)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(chē)配備的控制器普遍性能較低，為了滿(mǎn)足對(duì)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(mǎn)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(chē)時(shí)，會(huì)同時(shí)使用多個(gè)核心控制器，對(duì)于一個(gè)控制器就能完成的任務(wù)而言，這顯然會(huì)造成系統(tǒng)功耗的增加。

 

為了滿(mǎn)足“下一代”汽車(chē)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(qǐng)了一項(xiàng)名為“用于下一代低功率汽車(chē)系統(tǒng)的自適應(yīng)高效待機(jī)電源方案”的發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?02010288041.0），申請(qǐng)人為恩智浦美國(guó)有限公司。

 

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

 

如上圖，為該專(zhuān)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(jiǎn)化電路圖，待機(jī)電源100包括第一開(kāi)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(chē)供電，其中也包括微控制器的主核心和待機(jī)核心。為了實(shí)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(kāi)關(guān)116，連接在MCU的供電引腳上，通過(guò)互補(bǔ)的方式停用或者啟用負(fù)載開(kāi)關(guān)。

 

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

 

在此期間，第一開(kāi)關(guān)電源會(huì)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(hào)來(lái)停用負(fù)載開(kāi)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(jiǎn)化流程圖，電力管理單元首先檢測(cè)汽車(chē)是否處于喚醒或者激活模式中：如果未檢測(cè)到用戶(hù)的喚醒動(dòng)作，則繼續(xù)等待用戶(hù)的指令到來(lái)；在檢測(cè)到喚醒模式后，系統(tǒng)進(jìn)入跟蹤開(kāi)關(guān)模式。

 

此時(shí)，電力管理單元會(huì)使用指定的最小電壓閾值來(lái)評(píng)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(kāi)關(guān)來(lái)選擇使用主核心來(lái)喚醒汽車(chē)。此時(shí)，主核心電源中的低LDO線性調(diào)節(jié)器會(huì)切斷與待機(jī)核心電源的連接，因此，在喚醒汽車(chē)時(shí)，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(hù)停止使用汽車(chē)時(shí)，汽車(chē)就又會(huì)進(jìn)入待機(jī)模式，此時(shí)，主核心進(jìn)入“休眠”模式，而啟用汽車(chē)的待機(jī)核心，電源管理系統(tǒng)為待機(jī)核心供電，以滿(mǎn)足汽車(chē)在待機(jī)時(shí)的電壓需求。