Jump to content

    

Проектирование подсистемы питания с требованиями к потреблению в режиме сна

Приветствую!

У вопроса две части: теоретическая и практическая

 

Теоретическая: есть ли стандарты (SAE/ISO), которые регламентируют потребление автомобильной электроники в спящем режиме?

 

Практическая: Подходы к проектированию подсистемы питания с высокими требованиями к потреблению в режиме сна.

 

Допустим (ненаучно), всех always-on потребителей с режимом sleep можно разделить на три категории:

1. RKE - всегда активна в режиме sleep, приёмник всегда запитан и ждёт сигнала из эфира

2. IVI - автовыключение по таймауту, если питание от батареи, как такового режима sleep нету, но можно задействовать механизм включения следующий: нажатие на кнопку включения замыкает ключ (MOSFET?) подачи напряжения на схему устройства, после чего МК устройства сам эмулирует "нажатие кнопки" , т.е. питание ключа (кнопку можно отпускать) - т.о. обеспечивается нулевое потребление в sleep и возможность включения устройства

3. ВСМ (допущение) - МК запитанный через низкопотребляющий LDO в sleep слушает шину CAN и по приёму определённого сообщения просыпается (если надо - то замыкает ключом цепь для питания более мощной начинки DC/DC)

 

Конечно из всего этого изобилия наверняка на самом деле потребляет только RKE, а всё остальное отрубается при постановке машины на охрану (у многих современных авто после постановки на охрану через 30сек что-то сильно щёлкает - такое ощущение, что мощное реле отключает всех потребителей), но с другой стороны, когда в режиме охраны включаешь с брелока салонный свет или открываешь электробагажник ничего не щёлкает - то есть как минимум ВСМ также запитан и переведен в режим sleep

 

Собственно интересуют подходы к проектированию архитектуры подобной системы питания в случае, близком к 3му варианту: но что-то у меня не очень складывается картинка - неужели там ставят помимо LDO еще и dedicated-uC чтобы из режима sleep слушать CAN? Или объединяют всё-же функционал в одном uC для sleep & non-sleep режимов?

Изучал начинку блоков салонной электроники корейских авто - так там всё достаточно бедно - такое ощущение, что поставить DC/DC для них непозволительная роскошь везде понатыканы огромные LDO с рассеянием тепла в плату(((((

 

Задача - понять принципы проектирования подобных блоков (класса ВСМ) с минимальным потреблением в режиме sleep (кстати каким? 1мА - много? .. а 5мА?) и докучи оптимизированным по ВОМ, чтобы не раздувать дублирование функционала.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пример специализированного LDO

94DA380F-D70D-4B9F-9E45-DE9B19E831E7.jpeg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что такое sleep режим прежде надо договориться.
Скажем сейчас имею  дело с экономичным  дивайсом, так его микроконтроллер поддерживает 4-е режима пониженного потребления.

  • Sleep mode
  • Software Standby mode
  • Snooze mode
  • Deep Software Standby mode

Что дивайс может делать в том или ином режиме и сколько будет потреблять так просто не выяснить.
В SoC-е есть разветвленный коммутатор сигналов прерываний и событий, разные способы деактивации внутренней периферии и сохранения ее состояния. 
Поскольку статично  эти режимы не используют. Все время идет переключение между ними и очень большое значение имеет эффективность софта и профайлинг. 
Надо как минимум иметь механизм измерения собственного тока во всех режимах и измерения задержек переключения (старта осцилляторов, активации контроллеров памяти, старта внутренних DC/DC и проч.)  Т.е. я б акцентировал внимание на адаптивных алгоритмах экономии энергии, эффективном софте а не на железе.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Doka, по ссылке ниже очень хорошая презентация от конкурентов. Если коротко, то обычно делают так(один из случаев) - МК выключен, питание подано на трансивер (например CAN), если нужно разбудить устройство, то по шине передается wake-up пакет и трансивер включает питание МК (выходом INH).

В некоторых случаях, основной МК имеет внутри дополнительне 8-битное ядро с малым потреблением(десятки мкА). Это ядро следит за определенными событиями и активирует основное ядро/ядра по необходимости. Питается все это обычно через LDO с низким током покоя(quiescent current). Например TPS7B82 (TI).

 

Link

Edited by mishin

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 5/1/2019 at 2:41 PM, AlexandrY said:

Что такое sleep режим прежде надо договориться.

в общем случае это режим сколь угодно долгого питания от батареи (двигатель заглушен)

как пример: тот же RKE - питается от батареи и сколь угодно долго (т.е. всегда) ждёт из эфига сигнала о снятии с охраны/разблокировке дверей.

 

On 5/1/2019 at 2:41 PM, AlexandrY said:

В SoC-е есть разветвленный коммутатор сигналов прерываний и событий, разные способы деактивации внутренней периферии и сохранения ее состояния. 
Поскольку статично  эти режимы не используют.

здесь SoC - SoC'ам рознь...

всякие СнК для батарейного питания годами (типа BLE) действительно сильно вылизаны с точки зрения архитектуры, имею возможность независимой работы периферии при остановленном/отключенном ядре - там понятно ради чего экономия, но в автомобиле в общем случае батарейка поболе чем CR2032, поэтому, кмк, тут немного другие подходы...

 

Поисследовал электрические схемы современных европейских брендов и немного изменилась картина:

  • куча релюшек (обычных механических релюшек!!!), чтобы в sleep отключать намертво всё, что не требуется в sleep
  • ни один модуль с CAN не запитан в  sleep, будь то RKE или дистанционное управление вебасто
  • в sleep остаётся подключеным к шине питания весьма ограниченное число модулей и все они коммуницируют по LIN (RKE, СЕМ, внутрисалонные датчики детекта движения/сердцебиения, etc)
On 5/1/2019 at 2:41 PM, AlexandrY said:

очень большое значение имеет эффективность софта и профайлинг

 

On 5/1/2019 at 2:41 PM, AlexandrY said:

Т.е. я б акцентировал внимание на адаптивных алгоритмах экономии энергии, эффективном софте а не на железе.

тут же не только ядро крутится и потребляет, а надо соизмерять с потреблением сенсоров (ISM риадиприемник, сенсоры движения/сердцебиения, сенсор наклона, etc ), кмк, на фоне которых потреблением СнК можно пренебречь

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 5/6/2019 at 4:57 PM, mishin said:

В некоторых случаях, основной МК имеет внутри дополнительне 8-битное ядро с малым потреблением(десятки мкА). Это ядро следит за определенными событиями и активирует основное ядро/ядра по необходимости.

вот я тоже прихожу к этой концепции, что нужен служебный контроллер питания для режима sleep на каком-нить диетическом восьмибитнике, который в т.ч. будет коммутировать питание на основную схему.

 

On 5/6/2019 at 4:57 PM, mishin said:

Питается все это обычно через LDO с низким током покоя(quiescent current). Например TPS7B82 (TI).

спасибо за ссылку на документ и наводку на бюджетный  Automotive, AEC-Q100 LDO!

 

Еще по ссылке описано интересное состояние, хотя напрямую к sleep не относящееся:

Infotainment mode: Driver is in the car but ignition is off

также приведен порядок величин на потребление в sleep режиме: < 100 μA requirement

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 минут назад, Doka сказал:

Еще по ссылке описано интересное состояние,

Обычное состояние, первое положение ключа зажигания.

То что по ссылке уже сильно устарело, KL15 в авто больше не делают.

Share this post


Link to post
Share on other sites
36 minutes ago, Vasily_ said:

Обычное состояние, первое положение ключа зажигания.

вообще на современных авто IVI может включаться/работать без вставки ключа зажигания.

в этом режиме отключение происходит по таймауту - если нету вмешательства пользователя в работу IVI свыше некоторого лимита времени

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now