1 引言

在所有工厂自动化应用以及大多数工业应用中，都使用多个电源轨来为应用内的各种子系统供电。图 1-1 所示为几乎所有工厂自动化应用以及很多工业应用中需要进行电压和处理器监控的一些常见子系统。前端部分将来自电网的交流电源转换为 12V 或 24V 的直流电压。然后，此主电源轨将转换为系统其余部分所需的各种低电压轨。电压轨的数量及其电压会因应用而异，但仍需要监控这些电压轨以确保它们处于合适的范围内。几乎所有微控制器 (MCU)、微处理器 (MPU)、现场可编程门阵列 (FPGA) 或应用特定集成电路 (ASIC) 都要求电源具有非常小的容差，否则器件无法正常工作，因此需要一个电压监控解决方案，以便在电源超出范围时关闭系统。在大型工业机器中，电压轨故障会导致系统发生故障，进而造成损坏或伤害。即使在电压轨恢复正常后，也会产生变化，即软件或故障代码会导致 MCU、MPU 或 FPGA 发生闩锁而按预期停止工作。没有理由在出现故障的情况下冒险操作此类应用，因此始终建议监控电压轨和处理器，甚至在安全关键型应用中也要求这样做，至少需要监控主电源轨以及 MCU、MPU 和 FPGA 的内核电压轨。

图 1-1 工厂自动化和控制应用中的典型监控要求

如果应用必须满足安全要求，则需要对每个内核电压进行欠压和过压监控。除电压监控之外，还必须使用外部看门狗来监控处理器活动。最高安全等级除了要求使用独立的窗口看门狗来监控系统中的每个 MCU、MPU 和 FPGA 之外，还要求监控每个电压轨的欠压和过压情况。工业应用中通常存在多种不同的电压轨，因此监控解决方案会错综复杂并让人眼花缭乱。本文档旨在为工业应用中各种常见的子系统推荐监控解决方案。