電源功能安全

所示輸入為工業(yè)中的 24V 直流電源。通常，即使在發(fā)生故障時，這些電源也限制在低于 60V DC。如果電壓監(jiān)視器未指定為60V，則如圖所示的解決方案是使用TVS和保險絲保護電路。如果電壓上升到電源監(jiān)控電路的最大額定工作電壓以上，則應(yīng)將其箝位并選擇保險絲，使其在該箝位電流下斷開。還顯示了串聯(lián)MOSFET，在監(jiān)視器的控制下，它可以斷開電路其余部分的電源。最后請注意，監(jiān)控涵蓋輸入和所有穩(wěn)壓電源。通過這種方式，電源監(jiān)視器可以完成大部分繁重的安全提升，而實際電源的設(shè)計并不那么重要。

IEC 61800-5-2 中的電源示例

上面沒有顯示的是該電路正在為雙通道系統(tǒng)供電。因此，電源電路的任何故障都將是常見原因故障（CCF），因此需要非常高的診斷覆蓋率。因此，電壓監(jiān)視器需要加窗。傳統(tǒng)上，電源監(jiān)視器僅監(jiān)視低于預(yù)期的電源電壓。但是，為了功能安全，您需要確保所有組件都在其指定的工作電壓內(nèi)運行，無論是在高端還是低壓側(cè)。這種監(jiān)視器稱為窗口式電源監(jiān)視器。上面也沒有顯示的是，您可能需要對電源顯示器進行診斷。這聽起來像是診斷程序的診斷程序，但事實并非如此。例如，雖然高功率電源可能代表故障，但低側(cè)電源不是故障，而是正常工作模式，因為在電源打開和關(guān)閉期間電源將處于低電平。因此，至少需要通過診斷來覆蓋低側(cè)監(jiān)控的能力。這可能涉及連接一個MOSFET，以根據(jù)需要將UV（欠壓）電阻節(jié)點從uC拉低。

對于電源監(jiān)視器模塊，我特別喜歡LTC4365。對于功能安全最重要的是，它監(jiān)控過壓和欠壓（即窗口）。雖然它可以在 2.5V 至 34V 的輸入電源下工作，但它的容限高達 60V，因此符合 PELV 要求，適合采用保險絲/齊納組合進行保護，如 IEC 61800-5-2 示例所示。它的額定溫度范圍為-40'c至125'c，因此保證在工業(yè)中常見的最寬溫度范圍內(nèi)提供保護。它還能夠控制串聯(lián)的 MOSFET 以消除電源電壓 （ISO 13849 中的基本安全原則），并具有一個集電極開路輸出，以便可以組合多個 LTC4365 來監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)的其他穩(wěn)壓電壓。

小尺寸單 MOSFET 應(yīng)用可承受 60V 電壓

對于機械應(yīng)用，一旦電源監(jiān)視器跳閘，應(yīng)防止重新啟動，無需人工干預(yù)。對于過程控制應(yīng)用，您可能希望在供應(yīng)恢復(fù)到規(guī)格范圍內(nèi)后立即自動重新啟動。

我必須提到的另一個有趣的部分是ADP1031。該多芯片解決方案可在4.5V至60V輸入電壓范圍內(nèi)工作，并為AD24的5/24mA DAC產(chǎn)生+4V、+20V和-5758V電源。但是，它還包括多個數(shù)字隔離通道，額定溫度范圍為-40'c至+125'c，因此符合上述介紹中提到的方框。

ADP1031數(shù)據(jù)手冊中的典型應(yīng)用電路

這種集成水平通過最大限度地減少元件總數(shù)來最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性，并簡化模塊/PCB級別的設(shè)計。它肯定會簡化上述系統(tǒng)的FMEDA，與集成度較低的系統(tǒng)相比，所需的組件數(shù)量要少得多。

審核編輯：郭婷