ZHCY215 November 2024
有许多方法可以监控电压，并且可以选择监控不同的电压范围。在任何工业应用中，都可能需要监控高至 48V 或低至 0.8V 的电压，以判断是否存在过压或欠压情况。幸运的是，现有的电压监控方法可以有效地监控系统中的关键电压轨，进而支持功能安全设计的多方面需求。通过精确的电压监控，系统能够在需要时完全关闭设备、复位 MCU 或采取其他系统级措施以达到安全状态。如果不持续监控与安全相关的电压轨，系统在潜在危险情况下将无法做出及时响应。
尽管可以使用分立元件设计电压监控电路，但对于以功能安全为重点的系统来说，如果电压监测功能集成到一个子系统电路中，则确定诊断覆盖率会容易得多。因此，电压监控 IC 对于确保功能安全尤为重要。这些 IC 结合了不同的功能和特性，包括阈值精度、静态电流、复位延时时间、锁存功能、电压迟滞、输出类型和 BIST。
表 4 列出了一些电压监控器的参数和特性。
| 参数或特性 | 说明 |
|---|---|
| 阈值精度 | 标称阈值电压附近的精度百分比。 |
| 最大输入电压 | 器件可监控的最大电压。 |
| 静态电流 | 器件空闲时消耗的电流量。 |
| 复位延时时间 | 故障消失后，器件从故障状态恢复所需的时间。 |
| 电压迟滞 | 阈值与置为无效阈值之间的差值，有助于在监测电压波动时防止误置为无效。 |
| 输出拓扑 | 电压监控器的输出引脚（开漏或推挽），支持低电平有效或高电平有效格式。 |
| 锁存 | 故障发生后，故障指示引脚仍然有效，直到监控 IC 接收到清除逻辑信号。 |
| BIST | 器件内部诊断功能，用于检查器件内部故障。 |
电压监控 IC 可以在监测到电压进入欠压或过压状态时，通知 MCU，切换电源或驱动栅极信号。电压监控器可以检测到电源是否发生了变化，并快速安全有效地断开电源。能够同时监控欠压和过压的监控器也称为窗口监控器。选择使用哪种类型的电压监控方法也会影响功能安全等级。
表 5 列出了这些额定值。
| 电压监控类型 | 潜在诊断覆盖率或安全失效分数 |
|---|---|
| 过压 | 60% |
| 窗口（过压和欠压） | 90% 至 99% |
在设计安全电路时，务必要考虑诊断覆盖率的级别。此外，使用电压监控 IC 可以减少必要电路元件的数量，从而简化设计。