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亿博小巧但功能强大的32kHz超低功耗汽车时钟
时间:2023-10-18 09:12:34        点击量:【 】次

  亿博小巧但功能强大的32kHz超低功耗汽车时钟®,我们发现许多除了主时钟外还需要 32.768 kHz 时钟,通常在 20 MHz 到 40 MHz 范围内。当设备已经有一个主时钟时,为什么要增加 32.768 kHz 时钟?简单:32.768 kHz振荡器的功耗远低于MHz振荡器。省电是游戏的名称。许多汽车电子系统(如域,即使发动机不运转也是如此。节省电池的必要性在待机状态下施加了严格的功耗限制。在待机模式下,ECU关闭任何不需要的功能块,包括主MHz时钟。只有有限的功能集保持工作,由32.768 kHz时钟驱动。时钟频率降低1000倍,有助于降低ECU本身的功耗。

  低功耗要求使SiT1881 32.768 kHz振荡器成为ECU的理想时钟源。SiT490的典型为1881 nA,输出为活动,使用0.6 V电源时功耗低至1.2μW[1,2] SiT1881接受3.63 V至1.14 V的电源电压,使其适用于由备用纽扣电池或超级电容器供电的应用。SiT1881的低功耗可最大限度地延长电池的使用寿命,并确保系统待机功率得到良好控制。

亿博小巧但功能强大的32kHz超低功耗汽车时钟(图1)

  计时与待机时钟用例非常相似。它是通过实时时钟(RTC)实现的,该时钟在活动或待机模式下连续运行。虽然独立RTC仍然广泛用于汽车系统,但大多数现代ECU或SoC都集成了RTC功能。RTC由32.768 kHz时钟驱动,与MHz时钟相比,同样是为了节省功耗。它只是计算秒、分钟、小时和天。报警功能可以触发事件,例如在特定时间或定期唤醒ECU。

  SiT1881 可实现精确的计时。其频率在 -50°C 至 +4°C 范围内稳定在 ±3 ppm(每天 40.105 秒)以内。 这种出色的稳定性是最佳晶体谐振器的五倍,包括初始公差、老化和温度效应,这要归功于SiT1881核心的MEMS谐振器。

  为了确保准确的计时,通常定期“唤醒”系统并将其RTC同步到已知参考,例如GPS或网络时间协议(NTP)。由于SiT1881具有更好的稳定性,因此可以延长唤醒状态之间的间隔,从而使系统在待机模式下保持更长时间,并节省更多电量!

  近年来,原始设备制造商对计时精度的要求提高到±100 ppm、±50 ppm,有时甚至更低。在总精度低于±200 ppm时,传统的32.768 kHz音叉晶体无法满足这一要求。为了克服这个问题亿博,晶体振荡器供应商有时会恢复使用更精确的AT切割晶体,该晶体以几MHz振荡,然后将其输出分频至32.768 kHz亿博。尽管此解决方法可实现 ±100 ppm 或更低的总精度,但其功耗非常糟糕。SiT1881 结合了稳定性和低功耗,是一种更好的解决方案。

  功能安全是每个汽车电子系统设计人员关注的突出问题。一些汽车ECU和SoC具有特殊的32.768 kHz“安全时钟”输入,可驱动内部安全机制。即使系统的所有时钟(处理器时钟、PCI-Express 时钟等)都由单个时钟发生器优雅地提供,32.768 kHz 安全时钟也应保持独立于任何其他时钟源,以避免常见的故障模式。由于系统的安全概念在很大程度上依赖于安全时钟,包括对其他时钟的监控,因此它必须是最稳健的。

  SiT1881所依赖的硅MEMS谐振器为这个问题提供了明显的答案。晶体谐振器一直是定时器件最薄弱的环节。它们的大尺寸和悬臂结构使其对冲击、振动和电磁干扰敏感。基于SiTimeMEMS的定时器件的可靠性是晶体器件的50倍,这要归功于小型(0.4 mm x 0.4 mm)谐振器的坚固设计和出色的材料特性。SiT1881 FIT率小于0.5。SiTime的生产过程以质量为导向,[3]每百万件出货量观察到的缺陷低于0.1 DPPM。SiTime MEMS定时器件保证成为系统中最可靠的定时元件,并提供终身保修。

  SiT1881 的小型谐振器可实现超小型 32.768 kHz 振荡器,占位面积为 1.2 mm x 1.1 mm,外形仅为 0.5 mm亿博。这种微小的尺寸使其成为PCB空间非常宝贵的应用的理想选择,例如传感器智能镜子或WiFi/BLE模块。

  小谐振器尺寸的副产品是振荡器的快速启动。基于晶体的 32.768 kHz 器件使用音叉谐振器,该谐振器的启动速度非常慢:长达 0.5 秒。SiT1881 的速度提高了五倍,可在 115 ms 或更短的时间内实现稳定的振荡。这对于ADAS计算机、信息娱乐/仪表盘、域控制器、驾驶员监控系统或汽车摄像头、雷达或激光雷达等传感器等系统至关重要。[4] 这些系统具有非常严格的启动时间要求,从“钥匙开启”(即用户启动车辆)到完全运行状态只有几秒钟。SiT1881通过消除晶体启动延迟瓶颈来优化启动时间。

  正时组件对于当今的智能互联汽车系统至关重要。低功耗、无与伦比的频率稳定性、出色的可靠性和小尺寸使 SiT1881 非常适合满足汽车系统中的所有 32.768 kHz 需求。

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