ZHCADD1 November   2023 LM63625-Q1 , TPS37-Q1 , TPS3703-Q1 , TPS3850-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1引言
  4. 2满足功能安全要求的安全 MCU 电源设计
  5. 3ASIL B 电源设计示例和 FMEDA 分析
    1. 3.1 功能安全要求
    2. 3.2 拟议的电源设计
    3. 3.3 FMD 和引脚 FMA
    4. 3.4 芯片级 LM63625-Q1 和 TPS37A-Q1 FMEDA 分析
    5. 3.5 引脚级 LM63625-Q1 和 TPS37A-Q1 FMEDA 分析
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    6. 3.6 LM63625-Q1 和 TPS37A-Q1 的总体 FMEDA 分析
  6. 4总结
  7. 5其他资源

FMD 和引脚 FMA

TI 产品提供了根据 Siemens (SN) 29500 或国际电工委员会 (IEC) TR 62380 的可靠性指南得出的时基故障率。SN 29500 与 IEC TR 62380 的不同之处在于考虑了由芯片和封装相互作用引起的失效。SN29500 仅提供总时基故障率,而 IEC TR 62380 将芯片时基故障率和封装时基故障率进行区分以用于分析。

功能安全标准建议半导体元件制造商估计由于器件与封装材料以及器件与封装的连接点(引脚)相互作用而导致的故障。对于前置稳压器、低压降稳压器和电压监控器等功能安全型器件,TI 提供功能安全时基故障率、失效模式分布和引脚 FMA 报告。

表 3-1 以 LM63625-Q1 为基准,列出了失效模式及其各自的分布。

表 3-1 裸片失效模式及分布
裸片失效模式 失效模式分布 (%)
SW 无输出 35
SW 输出不在电压或时序规格范围内 45
SW 驱动器 FET 卡在开启位置 10
RESET 误动作或未动作 5
任意两个引脚短路 5

表 3-1 中列出的芯片失效模式在以下列表中进行了说明:

  • SW 无输出 表示没有电压输出。MCU 未通电。该失效模式可归类为安全故障。
  • SW 输出不在电压或时序规格范围内 表示电源输出超出规格。TPS37A-Q1 能够以 ±1% 的精度检测欠压故障和过压故障,并将 MCU 复位至安全状态。
  • SW 驱动器 FET 卡在开启位置 可能导致电源输出等于 VIN。TPS37A-Q1 检测此故障并将复位信号输出到 MCU。在此示例中,电源输出未关闭以保护 MCU,因此 MCU 可能会损坏,导致仪表组出现黑屏,这被视为安全状态。如果在更严格的应用中 MCU 损坏是个问题,则外部金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 开关可关闭电源输出以保护 MCU。
  • 本示例中未使用 LM63625-Q1 的 RESET 输出。因此,RESET 误动作或未动作 失效模式被视为与安全无关。
  • 在引脚失效模式和影响分析中分析了任意两个引脚短路