?門狗的電源?是指一種具有看門狗功能的電源管理芯片，主要用于監(jiān)控和控制電源系統(tǒng)的狀態(tài)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?？撮T狗電源通常包含以下幾種類型：

?基本型看門狗電源?：這種電源具有基本的看門狗功能，通常包括電池輸入(Vin)、穩(wěn)壓器電壓輸出(Vo)和復位引腳(Res)。其工作原理是通過監(jiān)控微控制器的活動，如果檢測到異常或程序跑飛，則通過復位引腳輸出復位信號，重啟系統(tǒng)?1。

?窗口型看門狗電源?：這種電源具有一個窗口機制，允許在特定的時間窗口內(nèi)進行復位操作。例如，TPS7A63xx-Q1低壓差穩(wěn)壓器內(nèi)置的看門狗功能，每個看門狗窗口由一個打開的窗口和一個關閉的窗口組成，確保在特定時間段內(nèi)進行復位操作?1。

?問答型看門狗電源?：這種電源通過問答機制進行復位操作，通常包括一個問答引腳，通過特定的問答序列來觸發(fā)復位操作?1。

工作原理

看門狗電源的工作原理基于定時器電路，通常稱為看門狗定時器(WDT)。WDT有一個輸入端(喂狗)和一個輸出端(復位)。當系統(tǒng)正常運行時，需要定期向喂狗端發(fā)送信號以重置WDT。如果超過設定時間未發(fā)送信號，WDT將輸出復位信號，重啟系統(tǒng)，防止程序跑飛或死循環(huán)?23。

應用場景

看門狗電源廣泛應用于需要高可靠性的系統(tǒng)中，如汽車電子、工業(yè)控制、通信設備等。通過監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保系統(tǒng)在異常情況下能夠及時重啟，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?

隨著汽車電子對功能安全等級的要求提高，越來越多的汽車電子系統(tǒng)也用上了看門狗(Watchdog)功能來提高電源的安全性和可靠性，以滿足功能安全的要求。本文將介紹帶看門狗電源的分類、系統(tǒng)框圖、工作原理以及典型應用。

通常，我們將帶有看門狗的電源分為三類：

■ 基本型看門狗電源

■ 窗口型看門狗電源

■ 問答型看門狗電源

1. 基本型看門狗電源

1.1系統(tǒng)框圖

圖1：線性穩(wěn)壓器L4995的系統(tǒng)框圖。

以意法半導體(ST)的線性穩(wěn)壓器L4995為例，從其系統(tǒng)框圖(圖1)中可以看到，基本型看門狗電路基本有以下三種功能引腳：

■ 基本功能引腳

– Vin(電池輸入)

– Vo(穩(wěn)壓器電壓輸出)

– GND

■ 用3個引腳來實現(xiàn)看門狗的功能(Wi、Vcw、Res)

– Wi(WD PWM輸入)

– Vcw(WD電容器引腳)

– Res(復位)

■ 保護功能(沒有列出所有的保護功能)

– 負載電流限流

– 溫度關斷

1.2 工作原理

圖2：L4995工作原理。

連接的微控制器由看門狗輸入Wi監(jiān)控。如果脈沖丟失，復位輸出引腳設置為低(圖2)。利用外部電容器Ctw，可以在較寬的范圍內(nèi)設置脈沖序列時間。看門狗電路用恒流Icwd向電容器Ctw放電。如果達到較低的閾值Vwlth，將看門狗重置。

每個Wi正邊沿將電流源從放電切換到充電。當達到較低的閾值時也會發(fā)生同樣的情況。當電壓達到上限時，電流從充電切換到放電，其結果是一個鋸齒波。Vcw為看門狗定時器電容器Ctw處的電壓。

2. 窗口型看門狗

2.1系統(tǒng)框圖

圖3：低壓差穩(wěn)壓器TLE7273-2系統(tǒng)框圖。

英飛凌(Infineon)的低壓差穩(wěn)壓器TLE7273-2中所內(nèi)置的看門狗即為窗口型看門狗，其系統(tǒng)框圖如圖3所示。

2.2 工作原理

圖4：TPS7A63xx-Q1內(nèi)置看門狗的窗口持續(xù)時間。

以TI低壓差穩(wěn)壓器TPS7A63xx-Q1為例，如圖4所示，每個看門狗窗口由一個打開的窗口和一個關閉的窗口組成，每個窗口的寬度約為看門狗窗口的50%。但有一個例外：看門狗初始化后第一個打開的窗口是看門狗窗口持續(xù)時間的8倍。除看門狗初始化后打開的窗口外，所有打開的窗口都是看門狗窗口寬度的一半。初始化時，看門狗只能在打開的窗口中接收服務(通過軟件、外部微控制器等)。在關閉的窗口中維護的看門狗，或在打開的窗口中不維護的看門狗，會造成看門狗的報錯。

3. 問答型看門狗

3.1系統(tǒng)框圖

用德州儀器(TI)的TPS65381(用于安全關鍵型應用中的微處理器的多軌電源)的系統(tǒng)框圖(圖5)來示意帶有問答型看門狗的結構。

圖5：TPS65381系統(tǒng)框圖。

3.2 工作原理

下面用DRV3205-Q1(TI的一款用于汽車安全應用的具有3個電流感應放大器的三相電機前置驅(qū)動器IC)的問答型看門狗來解釋一下具體的工作原理(圖6)。

圖6：看門狗定時器簡化流程圖。

問答型看門狗通過SPI發(fā)送特定的消息序列定期進行操作。根據(jù)單片機的請求，DRV3205-Q1向SPI上的MCU，鎖定在WDT_ANSWER令牌U值寄存器中。單片機執(zhí)行一系列固定的對令牌值進行算術運算，并將生成的令牌值返回給MCU通過寫入WDT_ANSWER應答寄存器的SPI。DRV3205-Q1設備驗證MCU是否返回令牌值在指定的時間窗口內(nèi)產(chǎn)生(應答)，并且令牌值響應(答案)正確。

● 當MCU在正確的時間窗口內(nèi)執(zhí)行與看門狗相關的SPI通信時，并返回正確計算的響應(答案)，看門狗認為這是好事件。

● 當MCU在正確的定時窗口外執(zhí)行與看門狗相關的SPI通信時，或返回錯誤計算的令牌響應(答案)，或返回錯誤的正確答案順序，看門狗認為這是壞事件。

● 當MCU在看門狗超時期間暫停看門狗相關的SPI通信時窗口，看門狗將此視為無響應事件。

● 內(nèi)部計數(shù)器存儲wd_fail_cnt寄存器中的錯誤響應數(shù)，該寄存器觸發(fā)。

● 如果wd_fail_cnt達到預先定義的限制，則失敗。通過在wd_fail_max中指定限制注冊后，可以為壞事件的數(shù)量設置一個緩沖區(qū)。

問答型看門狗目前用在對應功能安全等級ASIL-C/D的汽車系統(tǒng)中，例如EPS。但這個電路的缺點就是增加了控制軟件的復雜度，同時也增加了硬件的成本，需要依據(jù)具體的系統(tǒng)要求來選用。

綜上所述，汽車中帶有看門狗功能的電源依據(jù)不同的應用場合可以合適地選用。需要在成本、復雜性、可靠性和功能安全等方面進行綜合權衡后得出一個折衷的選擇。