在架構(gòu)師角色中，您可以決定諸如實現(xiàn)目標(biāo) SIL 或 PL 的必要診斷之類的事情，并使用 FMEDA 評估架構(gòu)。這個項目很有趣，因為它也是一個系統(tǒng)級設(shè)計（單個PCB），而不僅僅是一個IC。

該架構(gòu)的FMEDA看起來不錯，但電源監(jiān)控被證明有些困難。在此設(shè)計中，要監(jiān)控的電源為 1.8V、3.3V、5V、9V、14.7V 和 -5.7V。要監(jiān)控的電壓范圍和電源數(shù)量增加了一些困難。

理想情況下，我希望監(jiān)視器體系結(jié)構(gòu)具有以下屬性：

額定溫度 -40'C 至 125'C

能夠承受高達(dá)32V甚至更高的電壓

成本相對較低

窗口（欠壓和過壓監(jiān)控）

至少可測試欠壓（這本身不是故障，而是上電期間的正常情況）

我的首選顯示器是 LTC4365，如下所示，因為它滿足了我上面列出的許多所需特性，并且價格合理，每 1K 件略高于 1 美元。另一個優(yōu)點是，它可以關(guān)斷一個外部電源電壓，并具有一個集電極開路輸出，因此可以將其中幾個電源組合在一起，以產(chǎn)生基于多個電源的關(guān)斷信號。在外部uC的控制下，可以使用從UV輸入到地的外部MOSFET通過將UV節(jié)點拉低來測試電路。

圖1 - ADI公司的LTC 4365

如果使用多個 LTC4365，則所有 LTC4365 均可由相同的 12V 電源供電，而不是由它們正在監(jiān)視的電源供電。這將使他們能夠監(jiān)控較低的電壓電源。

但這足夠好嗎？IEC 1-61508：2的表A.2010始終是一個很好的起點。

圖 2 - IEC 61508-2：2010 的快照

在表 A.1 中，它說，如果您想為電源申請 60% 的直流電，您需要檢查功率卡在高（電壓>所提供組件的額定電壓）和卡在低電平 （0V）。但是，如果您想聲稱90%或99%，則還需要考慮漂移和振蕩。

如果振蕩幅度足夠高，以至于超過了 LTC4365 的 UV 或 OV 門限，則應(yīng)對其進行檢測，但如果幅度不達(dá)到該水平，該怎么辦？根據(jù)您為振蕩供電的內(nèi)容，可能不是問題（=>無效果故障）或不成問題。但是，假設(shè)您正在為模數(shù)轉(zhuǎn)換器供電，電源要求為5V +/-10%。這意味著您可以在電源電壓上有一個100kHz 1V正弦波，而不會使UV或OV比較器跳閘。根據(jù)ADC的電源抑制，該頻率可能是一個問題。如有必要，電源上的適當(dāng)去耦應(yīng)該會有所幫助。漂移呢？你可以爭辯說，漂移只有在超過UV和OV跳閘并捕獲問題的值時才是一個問題。因此，在許多應(yīng)用中，LTC4365 就足夠了。

更棘手的是，如果您想根據(jù) ISO 4 生成 CAT 13849 系統(tǒng)，并且只想為兩個通道實現(xiàn)一個電源。對于 CAT 4 系統(tǒng)，您需要防止故障累積（如果您來自汽車功能安全背景，請考慮潛在故障指標(biāo)）。通常，故障累積的最敏感區(qū)域是項目及其診斷。

在我們進一步討論之前，讓我們先了解一下 LTC4365 的幕后情況。

圖 3 - LTC4365 的引擎蓋下

我突然想到的是，有兩個比較器，一個的跳閘點完全有可能漂移得很高，另一個的絆線點可能會漂移得很低。此外，在UV比較器上使用外部下拉MOSFET進行測試時，可以檢查該比較器的功能，但不檢查失調(diào)誤差引起的漂移。也許您可以在MOSFET上放置一個串聯(lián)電阻，將UV電壓拉到跳變點之外，但現(xiàn)在增加了復(fù)雜性。

電源及其監(jiān)視器可能累積的故障包括：

積累 1

第一個故障 – 電源監(jiān)視器 OV 檢測失敗

第二個故障 – 電源故障高

注意：上述順序很重要，因為如果第二個故障首先發(fā)生，則會檢測到它并防止故障累積

積累 2

第一個故障 – 電源 UV 檢測失敗

第二個故障 – UV 測試失敗

注意：電源的UV不是故障，因為它是上電期間電源的自然模式。

積累 3

第一個故障 – OV檢測漂移高

第二個故障 – 電源漂移高

使用 LTC4365 無法正確解決上述情況，因此對于符合 ISO 4 的 CAT 13849，您可能會遇到問題。此時，我想到了是否將一個 ADC 與 LTC4365 并聯(lián)。一種可能的ADC是AD7734，它具有4個通道，能夠監(jiān)控+/-11.6V范圍內(nèi)的輸入電壓，并可承受高達(dá)+/-50V的輸入電壓。它的額定溫度為105'c。除了+14.7V電源外，它還可以解決問題。

然而，我隨后遇到了ADI公司ADM系列的另一系列器件，特別是ADM1169。ADM 系列的價格稍貴一些，6k 件點的價格為 49.1 美元，但一個器件可以監(jiān)控多達(dá) 8 個通道，每個通道上都有一個 UV 和一個 OV 比較器。此外，無需外部電阻來設(shè)置閾值，因為可以通過uC在SPI總線上完成。這些閾值的指定精度在整個溫度和電壓范圍內(nèi)為 +/-1%。

圖4 - ADP1169的典型應(yīng)用圖

查看下面的UV和OV比較器的詳細(xì)信息，我也發(fā)現(xiàn)不需要外部MOSFET來檢查UV功能（請記住，這需要進行測試，因為欠壓并不代表電源故障，而是上電期間的電源狀態(tài)），因為測試可以通過外部uC編程不同的跳變點來完成，直到它強制即使使用標(biāo)稱供應(yīng)也跳閘。

圖 5 - OV和UV比較器的八個片內(nèi)模塊之一

所有輸入都不能用于監(jiān)視負(fù)電源，但可以很容易地完成，如此處提供的應(yīng)用筆記中所述。

雖然VH引腳可以監(jiān)視高達(dá)14.4V的電源電壓，但此處提供了監(jiān)視更高電壓的附加指導(dǎo)。以下示例適用于VXx輸入引腳，該引腳在沒有外部電阻的情況下只能監(jiān)視高達(dá)1.375V的電壓。

圖7 - 監(jiān)視更高電壓的電源

我想提請您注意ADM1169的另外兩個特性。首先，它還具有片上12位ADC

圖8 - ADM1169的框圖

該ADC可用于檢測電源中的漂移，與比較器相比，ADC是一種多樣化的監(jiān)視器。

最后一個功能只是一個獎勵。該器件從 VH 或 VP1 至 VP4 引腳上的最高電壓為自己供電。我的設(shè)計不需要其他一些功能，包括控制電源排序和將故障事件存儲在非易失性存儲器中的能力。

我現(xiàn)在將修改我的架構(gòu)，包括一個ADM1169，并重做我的FMEDA，看看我是否受到保護，免受故障累積的影響，但我現(xiàn)在希望我已經(jīng)找到了適合根據(jù)IEC 3-61496：3對我的2018類設(shè)計的電源監(jiān)控的解決方案。

注意：通常，對于IC，即使IC具有片上電源監(jiān)控功能，也首選外部電源監(jiān)視器。這在任何標(biāo)準(zhǔn)中都沒有說明，但鑒于電源監(jiān)視器是最后的診斷手段，如果您使用外部電源監(jiān)視器，您與外部評估員的爭論將更少。

審核編輯：郭婷