爱集微APP · 5月11日

【专利解密】未来已来?恩智浦“下一代”高性能、低功率汽车系统

【嘉勤点评】恩智浦发明的“下一代”高性能多核心汽车的低功耗控制方案,通过充分利用多核心的优势,在待机以及唤醒模式下使用不同的核心来为汽车提供不同的服务,以达到既可以利用多核心的高性能优势、又能够做到较低的功耗的目的。

集微网消息,目前,随着汽车普及的网络连接以及逐渐出现的智能驾驶等模式,汽车领域也进入了“下一代”体系,而这都需要依赖先进的嵌入式系统。越是先进的嵌入式系统就越需要更性能的汽车微控制器来控制,这也不断促进着例如联网技术的发展。

在汽车的微控制系统中,需要能够周期性地唤醒“沉睡”中的汽车,并且恢复到满功率状态,同时,又往往需要从运行状态切换到待机模式。而随着车联网技术的发展以及自动驾驶技术的接入,这类操作更是频繁。

而这其中,就需要可靠的微控制系统,当前汽车配备的控制器普遍性能较低,为了满足对待机模式的操作要求,通常需要使用固定电源提供的电源以满足微控制器内部的唤醒逻辑模块。而随着多核心的高性能控制器的出现,如果继续使用这种技术,在唤醒汽车时,会同时使用多个核心控制器,对于一个控制器就能完成的任务而言,这显然会造成系统功耗的增加。

为了满足“下一代”汽车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日申请了一项名为“用于下一代低功率汽车系统的自适应高效待机电源方案”的发明专利(申请号:202010288041.0),申请人为恩智浦美国有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料,让我们一起来看看这项“下一代”汽车的低功耗控制器方案吧。

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如上图,为该专利中发明的用于低功率、双核心微控制器的自适应待机电源的简化电路图,待机电源100包括第一开关电源101-104和第二LDO电源114-115,两种电源连接在一起为汽车供电,其中也包括微控制器的主核心和待机核心。为了实现供电的目的,在LDO线性电压调节器110上设置有负载开关116,连接在MCU的供电引脚上,通过互补的方式停用或者启用负载开关。

当用户需要唤醒汽车时,需要为主核心提供电压,此时,第一开关电源在待机模式下能够周期性地唤醒开关模式电源电压,以在激活模式下为汽车器件的主核心提供电压。

在此期间,第一开关电源会将主核心的供电电压输入引脚置于高电压(工作电压),而将待机核心的供电电压值为0。因此,在待机模式下,数字控制使用EN_lDO信号来停用负载开关,从而为主核心提供供电电压。

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如上图,为这种操作低功率双核心微控制器的自适应待机电源的控制逻辑简化流程图,电力管理单元首先检测汽车是否处于唤醒或者激活模式中:如果未检测到用户的唤醒动作,则继续等待用户的指令到来;在检测到唤醒模式后,系统进入跟踪开关模式。

此时,电力管理单元会使用指定的最小电压阈值来评估主核心电源的输出电压,判断其是否提供良好的供电电压电平,由于主核心电源的输出电压与待机核心电源相连,因此需要使用负载开关来选择使用主核心来唤醒汽车。此时,主核心电源中的低LDO线性调节器会切断与待机核心电源的连接,因此,在唤醒汽车时,只需要为主核心供电,以达到节能、低功耗的目的。

此后,用户停止使用汽车时,汽车就又会进入待机模式,此时,主核心进入“休眠”模式,而启用汽车的待机核心,电源管理系统为待机核心供电,以满足汽车在待机时的电压需求。

以上就是恩智浦发明的“下一代”高性能多核心汽车的低功耗控制方案,通过充分利用多核心的优势,在待机以及唤醒模式下使用不同的核心来为汽车提供不同的服务,以达到既可以利用多核心的高性能优势,又能够做到较低的功耗。随着目前电动汽车的兴起,这样的技术方案也将会有更多的用武之地。

关于嘉勤

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深圳市嘉勤知识产权代理有限公司由曾在华为等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人组成,熟悉中欧美知识产权法律理论和实务,在全球知识产权申请、布局、诉讼、许可谈判、交易、运营、标准专利协同创造、专利池建设、展会知识产权、跨境电商知识产权、知识产权海关保护等方面拥有丰富的经验。

(校对/holly)

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