數(shù)字儀表盤：為什么功能安全很重要

當(dāng)今的先進車輛的旋鈕和按鈕更少，而是依靠觸摸屏上的點擊和滑動來控制各種功能。您可以調(diào)整后視鏡和燈光，打開擋風(fēng)玻璃雨刷器，設(shè)置路線，顯示屏的更多內(nèi)容正在變大，分辨率也越來越高。現(xiàn)代車輛內(nèi)部可以有多達 10 個顯示屏，提供安全關(guān)鍵信息。數(shù)字儀表盤、中央信息顯示屏 （CID）、智能后視鏡、后視鏡更換和平視顯示器就是其中的幾個例子。這就是為什么這些顯示器符合功能安全標準至關(guān)重要的原因。

ISO 26262是一項國際標準，規(guī)定了汽車電子/電氣系統(tǒng)的功能安全。該標準的一個組成部分是汽車安全完整性等級（ASIL），它對汽車系統(tǒng)中的固有安全風(fēng)險進行分類。在四個ASIL級別中，ASIL D根據(jù)嚴重程度（傷害）、暴露（概率）和可控性規(guī)定了最安全的關(guān)鍵過程和測試。擋風(fēng)玻璃刮水器、電動助力轉(zhuǎn)向、側(cè)視攝像頭（后視鏡更換）、安全氣囊展開、制動和發(fā)動機管理是通常需要符合 ASIL D 標準的汽車系統(tǒng)示例。

汽車顯示器通常屬于ASIL B的參數(shù)，具體來說，在儀表盤顯示器中，有幾個模塊應(yīng)該符合ASIL B標準。其中兩個模塊是用于電源管理的薄膜晶體管（TFT）偏置和發(fā)光二極管（LED）背光驅(qū)動器。TFT 偏置通常由 TFT 源極驅(qū)動器的 AVDD 和 NAVDD 電壓、TFT 柵極驅(qū)動器的 VGON 和 VGOFF 電壓以及在某些情況下液晶顯示器 （LCD） 背板的 VCOM 電壓組成。我2C 和故障引腳提供與主機微控制器單元 （MCU） 的通信機制。符合ASIL B規(guī)范的TFT偏置模塊應(yīng)具有以下特性：

I2C（數(shù)據(jù)信號和時鐘信號）和故障引腳，用于在每個電源軌上執(zhí)行設(shè)置調(diào)整和診斷。

每個電源軌上的欠壓和過壓。

通過 I 具有固定或可調(diào)電壓的內(nèi)部電阻器2C（外部電阻不是受歡迎的選擇，因為它們可能會出現(xiàn)更多的故障點）。

冗余引用。

打開啟用以提供額外的冗余。當(dāng)使能斷開時，芯片將查看另一個引腳以確定它是打開還是關(guān)閉。

至于故障場景，對于TFT偏置，請記住以下三個：1）當(dāng)VCOM電壓超出范圍時;2）當(dāng)VGON電壓處于過壓狀態(tài)時;3） 在故障安全操作期間，使能引腳開路。在VCOM和VGON電壓的前兩種情況下，故障引腳將向MCU發(fā)出警報。然后，MCU將讀取寄存器以驗證故障場景并使用I2C 以相應(yīng)地調(diào)整電壓。在故障安全操作場景中，當(dāng)使能引腳開路而FEN仍然很高時，輸出電壓將回落到默認設(shè)置。MCU可以通過I調(diào)節(jié)電壓2C.

符合上述標準的TFT偏置IC是MAX20067 TFT-LCD偏置IC，帶有VCOM緩沖器、電平轉(zhuǎn)換器和I。2C 接口。該PMIC為TFT-LCD提供了業(yè)界首個集成電源解決方案，具有同步升壓、柵極著色和I功能。2C. 我2C 接口提供設(shè)置控制、診斷和監(jiān)視。該 IC 還在 AVDD 升壓轉(zhuǎn)換器中具有擴頻調(diào)制功能，可降低峰值干擾并增強電磁干擾 （EMI） 性能。

現(xiàn)在，讓我們考慮LED背光驅(qū)動器的ASIL B功能。在這里，輸入通常直接連接到汽車電池，當(dāng)輸出短路時，汽車電池具有電壓保護功能。根據(jù)每串LED的數(shù)量，輸出可以是升壓或單端初級電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）。我2需要C和故障引腳才能與MCU通信。

符合 ASIL B 標準的 LED 驅(qū)動器需要具備以下特性：

我2C（數(shù)據(jù)信號和時鐘信號）和故障引腳，用于對每個電源軌執(zhí)行設(shè)置調(diào)整和診斷

每串 LED 開路或短路檢測

輸出電壓測量

每串 LED 電流測量

具有固定輸出或通過 I 可調(diào)輸出的內(nèi)部電阻器2C

打開啟用

用于監(jiān)視輸出的冗余參考

涉及LED驅(qū)動器的故障場景包括：

如果字符串 1 的 LED 打開。在這種情況下，故障引腳將向MCU發(fā)出警報，MCU將讀取I2C 寄存器以了解哪個 LED 串有開路。然后，MCU將向其他串泵送更多電流，以實現(xiàn)相同的亮度。

如果字符串 2 的 LED 短路。與字符串 1 場景一樣，在這種情況下，故障引腳將向 MCU 發(fā)出警報，MCU 將讀取 I2C 寄存器以了解哪個 LED 串短路。為了節(jié)省功耗，LED驅(qū)動器將關(guān)閉短路的燈串。然后，MCU將向其他串泵送更多電流以產(chǎn)生相同的亮度。

如果升壓輸出電壓低。故障引腳再次向MCU發(fā)出警報，MCU讀取I2C 寄存器知道升壓電壓很低。通常，輸出電容對地短路，或者LED接地短路。正面保護裝置（如PGATE）將打開。如果出現(xiàn)這種情況，儀表板僅顯示速度或發(fā)動機溫度等重要消息。

具有使能引腳開路的故障安全操作。當(dāng)使能引腳開路而FEN仍為高電平時，LED驅(qū)動器電流回落到默認設(shè)置。MCU 可通過 I 調(diào)節(jié)電流2C.

MAX20446為6通道、I2C LED驅(qū)動器，具有高壓DC-DC控制器和電池斷接，提供了符合上述標準的LED驅(qū)動器示例。該 IC 具有集成電流模式開關(guān) DC-DC 控制器，支持升壓或 SEPIC 拓撲，為多串高亮度 （HB） LED 提供所需的電壓。我2C 提供設(shè)置控制以及診斷和監(jiān)控，以支持 ASIL B 要求。具有相移和混合調(diào)光功能的擴頻增強了 EMI 性能。該 IC 還提供非常高的調(diào)光比，這使得顯示器在非常明亮的陽光和漆黑的環(huán)境中更易于閱讀。

隨著汽車顯示器在現(xiàn)代車輛中變得越來越突出，它們遵守功能安全標準的能力至關(guān)重要。符合ASIL B規(guī)范的汽車級IC有助于更輕松地創(chuàng)建可靠、高性能的車載顯示器。

審核編輯：郭婷