AEK-POW-SPSB081评估板技术解析:汽车电源管理与通信集成方案

描述

STMicroelectronics AEK-POW-SPSB081评估板具有各种待机模式,可最大限度地降低功耗。STMicroelectronics AEK-POW-SPSB081具有可编程本地和远程唤醒功能。该板基于SPSB081电源管理系统 IC,设有用于系统微控制器的低压差稳压器 (V1) 和用于跟踪V1或为传感器等外部负载供电的稳压器 (V2)。V1保持具有过压检测功能的固定5V电源轨,而V2可用作V1的电压跟踪器或可通过SPI编程的独立稳压器(5V或3.3V)。

数据手册:*附件:STMicroelectronics AEK-POW-SPSB081 评估板数据手册.pdf

特性

  • SPSB0815电源管理IC符合AEC-Q100标准
  • 一个5V低压差稳压器 (V1),用于微控制器和外设电源,电流调节最大值为250mA
  • 一个可通过SPI低压差稳压器 (V2) 配置为5V或3.3V,也可用作V1的跟踪器,具有非板载保护功能,最大电流限制为100mA
  • 来自微控制器的可配置窗口看门狗
  • 提供看门狗禁用功能的调试模式
  • 符合ISO 17987-4/2016标准的LIN收发器
  • 符合ISO 11898-2/2016和SAE J2284标准的CAN-FD收发器,具有局部故障和总线故障诊断功能
  • WU1唤醒引脚,具有可编程循环感应功能
  • 4个高侧驱动器(0.14A,RON=7Ω),可配置为四种不同模式(关闭、开启、定时和PWM),适用于驱动外部LED模块或为外部触点供电~~
  • DIR引脚,手动驱动HS输出(OUT 1至OUT 4)
  • 可编程系统周期性唤醒特性
  • DIAGN输出引脚,用于通知系统错误情况
  • 对所有内部高侧驱动器进行电流监控
  • 开路负载诊断,用于所有输出
  • V1过压检测和保护
  • 器件温度警告和保护

方框图

评估板

AEK-POW-SPSB081评估板技术解析:汽车电源管理与通信集成方案

一、产品概述与核心特性

AEK-POW-SPSB081‌是一款专为汽车应用设计的电源管理IC评估板,集成了LIN和CAN-FD通信接口。该评估板基于SPSB0815电源管理系统芯片,具备AEC-Q100认证,为汽车电子系统提供完整的电源分配和数字电源解决方案。

核心技术特性

  • 双路电压调节器‌:一路5V低压差稳压器(V1)为微控制器及外围设备供电,最大电流250mA;另一路可配置低压差稳压器(V2)支持5V或3.3V输出,最大电流100mA
  • 四路高边驱动器‌:每路驱动能力0.14A,导通电阻7Ω,支持四种工作模式(关闭、开启、定时、PWM)
  • 完整通信接口‌:符合ISO 17987-4/2016标准的LIN收发器和符合ISO 11898-2/2016及SAE J2284标准的CAN-FD收发器
  • 高级诊断功能‌:开路负载诊断、过压检测与保护、温度警告与保护、电流监控

二、电源管理架构深度分析

2.1 电压调节子系统

V1稳压器提供固定的5V输出,专门为系统微控制器供电,集成了过压检测和保护机制。V2稳压器通过SPI接口灵活配置,可作为V1的电压跟踪器或独立稳压器工作,支持5V和3.3V两种输出电压模式。

2.2 高边驱动配置

四个高边驱动输出支持多种控制模式:

  • SPI控制‌:通过设备寄存器配置PWM参数
  • DIR引脚直控‌:用户可生成定制PWM信号
    所有输出均具备短路保护和开路负载检测功能,确保系统可靠性。

三、通信协议集成实现

3.1 SPI配置接口

采用四线制SPI通信协议(MISO、MOSI、CSN、CLK)配置SPSB0815寄存器,实现设备参数的灵活设定。

3.2 车载网络通信

  • LIN收发器‌:完全符合ISO 17987-4/2016标准
  • CAN-FD收发器‌:支持ISO 11898-2/2016和SAE J2284标准,具备本地故障和总线故障诊断能力

四、系统工作模式与电源管理

4.1 看门狗机制

外部微控制器需要通过SPI定期刷新SPSB081寄存器中的看门狗TRIG位,维持设备处于活动模式。一旦看门狗失效,设备将进入V1_standby模式以节省能耗。

4.2 唤醒机制

系统支持多种唤醒方式:

  • WU1_IN引脚脉冲‌:远程唤醒
  • S1按钮‌:本地手动唤醒
  • 调试模式‌:通过JP1跳线使看门狗失效,便于系统调试

五、实际应用与演示实例

在AutoDevKit生态系统中提供了三个演示实例,展示不同SPC58微控制器评估板与AEK-POW-SPSB081的配合使用:

输出配置演示‌:

  • OUT1:开启模式
  • OUT2:定时模式(可编程时间)
  • OUT3:PWM模式(寄存器配置)
  • OUT4:DIR引脚控制模式

V2稳压器演示‌:配置为线性稳压器,每2.5秒在3.3V和5V之间交替切换设置,直观展示电压调节能力。

CAN通信测试‌:CAN连接器和CAN_rx/CAN_tx引脚连接到微控制器板,微控制器每五秒发送的测试信号可通过CAN_H/CAN_L引脚有效解码。

六、硬件设计要点

6.1 保护电路设计

  • 瞬态电压抑制‌:采用SMAJ40CA等保护器件
  • 反向极性保护‌:集成STTH102AY二极管
  • ESD保护‌:ESDLIN1524BJ为通信线路提供静电防护

6.2 测试点布局

评估板提供了完整的测试点阵列(TP1-TP18),覆盖所有关键信号节点,便于系统调试和性能验证。

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