电源驱动TLF35584

TLF35584介绍

TLF35584是一个用于电源惯例和监控的集成芯片，多用于汽车中提供多个电压轨和电源管理。

功能预览

图1 功能框图
35584按照功能可大致分为电源管理、功能安全和通讯3部分。电源管理主要目的为整个电路提供稳定的可靠电压；功能安全则为电路提供故障的检测和主控芯片MCU正常运作做保障；SPI可以与主控MCU通讯。

Block Diagram

图2 内部框图

电源管理

Pre-Regulator

预稳压由升压和降压两部分组成（图2红色）。
Pre-Regulator模块可以理解为前级稳压器，其作用是在输入电源电压过高或过低的情况下，对输入电源进行升压或降压，使其在合适的范围内工作，然后将调整后的电压输出给Post-Regulator，以供其他电路使用。在35584芯片中，Pre Regulator模块采用了一种特殊的控制方法，即将开关频率根据输入电压的变化进行自适应调节，以实现更高的效率和更广的输入电压范围。

1. Step-up Regualtor
   当电源电压低于Post-Regulator的要求电压时工作，不需要时可以跳过。
2. Step-down Regular
   同步降压预稳压器连续工作（不可跳过），提供稳定的中间电路电压，为后续的Post-Regulator供电。

Post-Regulator

参考链接: TLF35584 Post-Regulator

State machine与ABIST

参考链接: TLF35584 State machine与ABIST

WAKE Function

当连接到电池(Power-On-Reset POR)时，TLF35584自动打开，并进入INIT状态，设备将被配置。配置成功后，设备将通过SPI命令进入NORMAL状态。从正常或唤醒状态，设备可以通过SPI命令发送到低功耗状态(SLEEP或STANDBY)。WAK和ENA信号是离开低功耗状态(或FAILSAFE状态)的外部触发器。

1. Wake (pin WAK - level triggered) / Enable (pin ENA - edge triggered)
   WAK和ENA输入引脚支持电池电压电平。电压高于V_WAK,hi在pin WAK上持续t_WAK,min表示有效的Wake-Signal。在引脚ENA有一个正升沿，上升时间为t_ENA，也代表一个有效的唤醒信号。
   有效的唤醒信号将使设备从STANDBY状态变为INIT状态，从SLEEP状态变为WAKE状态或从FAILSAFE状态变为INIT状态。
   在引脚WAK处的低信号V_WAK,lo以及在引脚ENA处的下降沿将不会对状态机产生影响，也不会启动状态之间的转换。
   如果在从NORMAL到SLEEP状态的过渡阶段检测到有效的WAKE - signal，设备将启动到WAKE状态的过渡并产生中断。
   如果在从NORMAL到STANDBY状态的转换阶段检测到有效的Wake-Signal。设备将初始化到INIT状态，并产生一个Reset (ROT)。
   在发送SPI转换命令之前，pin ENA不必置于V_ENA,thrlo以下。即使引脚ENA是高(高于V_ENA,thrhi)， SPI转换命令仍然会将设备发送到SLEEP或STANDBY状态。
   
   图3 WAKE 功能触发及对状态机影响

Wake Up Timer

唤醒定时器是唤醒TLF35584的功能。
唤醒定时器的值可以由SPI在INIT、NORMAL和wake状态下设置。该值存储在24 bit宽唤醒定时器寄存器(WKTIMCFGO, WKTIMCFG1, WKTIMCFG2)中。
唤醒定时器被实现为一个24位计数器，由100khz或100hz时钟(时基)进行时钟。可通过SPI选择时基。
对于所选的100 kHz时基，定时器分辨率为10 us，唤醒时间在10 us到168 s之间，可以通过SPI配置。
对于所选的100hz时基，计时器分辨率为10ms，可以通过SPI配置10ms至1.9天之间的唤醒时间。
当进入STANDBY或SLEEP状态时，计数器加载唤醒定时器寄存器的值并开始递减。在底流，定时器将从睡眠或待机状态唤醒设备。当离开SLEEP状态时，将产生一个中断。

图4 Wake Up TImer 原理图

功能安全

关于35584功能安y全，有一本TLF35584 Safety Manual，会提供详细的功能安全标准，但手册并不公开，有兴趣的朋友可以自行查阅。这里仅对data sheet提及的安全功能做简要介绍。

看门狗

35584有两个相互独立的看门狗，可编程触发（SPI写入WWDSCMD或pin WDI触发）的窗狗、一个独立的功能或问答监督(FWD)看门狗。两者都是用来监控MCU的，但可以同时使用两者相互独立，但是用SPI通讯时需要注意。窗狗在第一次喂狗需要使用SPI通讯，而功能狗则全程使用SPI通讯喂狗。

图5 窗狗、功能狗原理图

1. 窗狗（WWD）：
   喂狗初始化及过程篇幅较长，将会在另一篇博客介绍。参考链接: TLF35584看门狗
2. 功能狗（FWD）：
   参考链接: TLF35584功能狗

Voltage Monitoring Reset/Interrupt Generator

TLF35584包括对所有输出电压的独立电压监测功能，甚至包括μC核心电源的可选外部后置稳压器。
参考链接: 35584 Voltage Monitoring Reset/Interrupt Generator

Safe State Controller(SSC)

安全状态控制监控安全相关信号指示和控制安全状态信号SS1和SS2。
参考链接: 35584 Safe State Controller

Bandgap

TLF35584提供了两个Bandgap，Bandgap 2在 Voltage Monitoring中已经提及，主要用于Monitoring 功能，对不同的稳压器提供一个上限阈值V_RT,xxx,high和一个下限阈值V_RT,xxx,low，稳压器的输出必须介于两者之间。而Bandgap 1则提供各个稳压器的参考电压，实际值和参考值之间的差距不应过大。

SPI

SPI是TLF35584与MCU进行通讯的方式，具体实现方式取决于MCU的控制，35584这里仅是简单的了解介绍。
参考链接: TLF35584 SPI