门狗的电源‌通常包含几种类型

‌门狗的电源‌是指一种具有看门狗功能的电源管理芯片，主要用于监控和控制电源系统的状态，确保系统的稳定运行。看门狗电源通常包含以下几种类型：

‌基本型看门狗电源‌：这种电源具有基本的看门狗功能，通常包括电池输入(Vin)、稳压器电压输出(Vo)和复位引脚(Res)。其工作原理是通过监控微控制器的活动，如果检测到异常或程序跑飞，则通过复位引脚输出复位信号，重启系统‌1。

‌窗口型看门狗电源‌：这种电源具有一个窗口机制，允许在特定的时间窗口内进行复位操作。例如，TPS7A63xx-Q1低压差稳压器内置的看门狗功能，每个看门狗窗口由一个打开的窗口和一个关闭的窗口组成，确保在特定时间段内进行复位操作‌1。

‌问答型看门狗电源‌：这种电源通过问答机制进行复位操作，通常包括一个问答引脚，通过特定的问答序列来触发复位操作‌1。

工作原理

看门狗电源的工作原理基于定时器电路，通常称为看门狗定时器(WDT)。WDT有一个输入端(喂狗)和一个输出端(复位)。当系统正常运行时，需要定期向喂狗端发送信号以重置WDT。如果超过设定时间未发送信号，WDT将输出复位信号，重启系统，防止程序跑飞或死循环‌23。

应用场景

看门狗电源广泛应用于需要高可靠性的系统中，如汽车电子、工业控制、通信设备等。通过监控系统的运行状态，确保系统在异常情况下能够及时重启，提高系统的稳定性和可靠性‌

随着汽车电子对功能安全等级的要求提高，越来越多的汽车电子系统也用上了看门狗(Watchdog)功能来提高电源的安全性和可靠性，以满足功能安全的要求。本文将介绍带看门狗电源的分类、系统框图、工作原理以及典型应用。

通常，我们将带有看门狗的电源分为三类：

■ 基本型看门狗电源

■ 窗口型看门狗电源

■ 问答型看门狗电源

1. 基本型看门狗电源

1.1系统框图

图1：线性稳压器L4995的系统框图。

以意法半导体(ST)的线性稳压器L4995为例，从其系统框图(图1)中可以看到，基本型看门狗电路基本有以下三种功能引脚：

■ 基本功能引脚

– Vin(电池输入)

– Vo(稳压器电压输出)

– GND

■ 用3个引脚来实现看门狗的功能(Wi、Vcw、Res)

– Wi(WD PWM输入)

– Vcw(WD电容器引脚)

– Res(复位)

■ 保护功能(没有列出所有的保护功能)

– 负载电流限流

– 温度关断

1.2 工作原理

图2：L4995工作原理。

连接的微控制器由看门狗输入Wi监控。如果脉冲丢失，复位输出引脚设置为低(图2)。利用外部电容器Ctw，可以在较宽的范围内设置脉冲序列时间。看门狗电路用恒流Icwd向电容器Ctw放电。如果达到较低的阈值Vwlth，将看门狗重置。

每个Wi正边沿将电流源从放电切换到充电。当达到较低的阈值时也会发生同样的情况。当电压达到上限时，电流从充电切换到放电，其结果是一个锯齿波。Vcw为看门狗定时器电容器Ctw处的电压。

2. 窗口型看门狗

2.1系统框图

图3：低压差稳压器TLE7273-2系统框图。

英飞凌(Infineon)的低压差稳压器TLE7273-2中所内置的看门狗即为窗口型看门狗，其系统框图如图3所示。

2.2 工作原理

图4：TPS7A63xx-Q1内置看门狗的窗口持续时间。

以TI低压差稳压器TPS7A63xx-Q1为例，如图4所示，每个看门狗窗口由一个打开的窗口和一个关闭的窗口组成，每个窗口的宽度约为看门狗窗口的50%。但有一个例外：看门狗初始化后第一个打开的窗口是看门狗窗口持续时间的8倍。除看门狗初始化后打开的窗口外，所有打开的窗口都是看门狗窗口宽度的一半。初始化时，看门狗只能在打开的窗口中接收服务(通过软件、外部微控制器等)。在关闭的窗口中维护的看门狗，或在打开的窗口中不维护的看门狗，会造成看门狗的报错。

3. 问答型看门狗

3.1系统框图

用德州仪器(TI)的TPS65381(用于安全关键型应用中的微处理器的多轨电源)的系统框图(图5)来示意带有问答型看门狗的结构。

图5：TPS65381系统框图。

3.2 工作原理

下面用DRV3205-Q1(TI的一款用于汽车安全应用的具有3个电流感应放大器的三相电机前置驱动器IC)的问答型看门狗来解释一下具体的工作原理(图6)。

图6：看门狗定时器简化流程图。

问答型看门狗通过SPI发送特定的消息序列定期进行操作。根据单片机的请求，DRV3205-Q1向SPI上的MCU，锁定在WDT_ANSWER令牌U值寄存器中。单片机执行一系列固定的对令牌值进行算术运算，并将生成的令牌值返回给MCU通过写入WDT_ANSWER应答寄存器的SPI。DRV3205-Q1设备验证MCU是否返回令牌值在指定的时间窗口内产生(应答)，并且令牌值响应(答案)正确。

● 当MCU在正确的时间窗口内执行与看门狗相关的SPI通信时，并返回正确计算的响应(答案)，看门狗认为这是好事件。

● 当MCU在正确的定时窗口外执行与看门狗相关的SPI通信时，或返回错误计算的令牌响应(答案)，或返回错误的正确答案顺序，看门狗认为这是坏事件。

● 当MCU在看门狗超时期间暂停看门狗相关的SPI通信时窗口，看门狗将此视为无响应事件。

● 内部计数器存储wd_fail_cnt寄存器中的错误响应数，该寄存器触发。

● 如果wd_fail_cnt达到预先定义的限制，则失败。通过在wd_fail_max中指定限制注册后，可以为坏事件的数量设置一个缓冲区。

问答型看门狗目前用在对应功能安全等级ASIL-C/D的汽车系统中，例如EPS。但这个电路的缺点就是增加了控制软件的复杂度，同时也增加了硬件的成本，需要依据具体的系统要求来选用。

综上所述，汽车中带有看门狗功能的电源依据不同的应用场合可以合适地选用。需要在成本、复杂性、可靠性和功能安全等方面进行综合权衡后得出一个折衷的选择。