ZHDA291 August   2026 MSPM0G3107-Q1 , TPS388R0-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2详细说明
    1. 2.1 项目定义
    2. 2.2 假设
    3. 2.3 危害分析和风险评估 (HARA)
      1. 2.3.1 安全目标定义
      2. 2.3.2 安全状态“微控制器电源循环”
    4. 2.4 功能安全概念
      1. 2.4.1 系统架构
      2. 2.4.2 安全架构
    5. 2.5 技术安全概念
      1. 2.5.1 器件描述
        1. 2.5.1.1 MSPM0G3107-Q1
        2. 2.5.1.2 TPS388R0x-Q1
        3. 2.5.1.3 TPS3842C011-Q1
        4. 2.5.1.4 TPS22919-Q1
      2. 2.5.2 实现详情
        1. 2.5.2.1 设计参数
        2. 2.5.2.2 过压保护电路 (OVP)
        3. 2.5.2.3 应用加电和断电
        4. 2.5.2.4 TPS388R02-Q1 无软件操作
        5. 2.5.2.5 VCORE 和 VDD 监控
      3. 2.5.3 监测机制
        1. 2.5.3.1 监测 VIN 电源导轨是否存在 OV 故障（包括保护）
        2. 2.5.3.2 监控 MCU 电源电压的 UV 或 OV 故障
        3. 2.5.3.3 监测 CPU 处理单元程序流
      4. 2.5.4 FMEA
        1. 2.5.4.1 安全机制
          1. 2.5.4.1.1 SM1：MSPM0G3107-Q1 BIST 和软件测试
          2. 2.5.4.1.2 SM2：TPS388R02-Q1 BIST 和内部故障检测
          3. 2.5.4.1.3 SM3：MSPM0G3107-Q1 VCORE 监控
          4. 2.5.4.1.4 SM4：MSPM0G3107-Q1 VDD 监测
          5. 2.5.4.1.5 SM5：过压保护
    6. 2.6 技术安全要求
      1. 2.6.1 针对安全目标 SG_01 的 FMEDA
        1. 2.6.1.1 注释
      2. 2.6.2 定量结果
  6. 3总结
  7. 4参考资料

2.5.2.5 VCORE 和 VDD 监控

根据 MSPM0G3x0x-Q1 功能安全手册，必须通过 VCORE 引脚在外部监测 VCORE。MSPM0G3107-Q1 VCORE 引脚在 RUN、SLEEP 和 RESET 模式下可提供高达 100μA 的电流，并在 STOP 和 STANDBY 模式下可提供高达 20μA 的电流。VCORE 引脚无灌电流能力。标称 VCORE 电压为 1.35V，绝对最大范围为 1.27V 至 1.42V。内部 LDO 可提供 1.3V 至 1.39V 的输出范围，为 UV 和 OV 检测提供 30mV 的阈值裕量。

TPS388R02-Q1 监控器提供 ±7.5mV 的精度，并在检测到 UV 或 OV 故障时触发 MCU 断电事件（NRST 低电平），并保持该状态，直至 VCORE 恢复到有效范围。该器件支持两种工作模式：模式 1X 覆盖 0.2V 至 1.475V 范围，步长为 5mV，在整个温度范围内的最大输入漏电流为 75nA；模式 4X 覆盖 0.8V 至 5.5V，步长为 20mV，在整个温度范围内 1.35V 时最大漏电流为 4.3μA。

使用模式 1X 测量 VCORE，因为该模式具有更精细的阈值粒度，可提供 1.28V、1.285V 和 1.29V 的 UV 选项，以及 1.40V、1.405V 和 1.41V 的 OV 选项。此外，模式 1X 的漏电流较低，可在整个产品生命周期内为其他漏电源（例如旁路电容器和 PCB 效应）预留更大余量。相比之下，模式 4X 提供 1.28V 的 UV 阈值和 1.40V 的 OV 阈值。

VCORE 旁路电容的典型值为 470nF（请参阅 MSPM0G310x-Q1 数据表）。更大的电容值可提升抗干扰能力，但同时会影响 VDD 旁路要求、启动时间以及 UV/OV 检测时间，详见下表。

VCORE 引脚电容 (C4) 引导时间 VDD 引脚电容 (C3) UV 和 OV 检测时间
470nF 300μs 10μF 1μs
2.34μF 450μs 50μF 5μs
4.7μF 600μs 100μF 10μs

更大的旁路电容与设置在接近 LDO 输出电压范围的监控阈值（UV 为 1.29V、OV 为 1.40V）组合，有助于缩短 UV 和 OV 故障检测时间，从而更快地响应受监控电源导轨上的电压异常。

如果 VCORE 超出允许范围，必须对 MSPM0G3107-Q1 执行完整电源周期。在此事件期间，NRST 置为有效（低电平）、TPS22919-Q1 断开 MCU 的电源。NRST 为低电平也会停用 TPS388R02-Q1，因为 NRST 和 ACT 连接在一起。

然后，TPS388R02-Q1 等待预设 NRST 延时时间，然后将 NRST 置为无效（高电平）。此转换会重新激活 TPS388R02-Q1（ACT 为高电平）。在 TOUT_SEQ 时间之后（请参阅 TPS38800-Q1 和 TPS388R0-Q1 数据表），器件恢复正常运行。

当 VDD 降至 0.9 V 以下且持续时间至少为 100µs 时，即实现有效的 MCU 电源循环。根据为 VCORE (C5) 和 VDD (C4) 选择的电容值，相应调整 TPS388R02-Q1 的复位延时时间和放电电阻 R6，以实现正确的电源循环行为。

该电路未包含用于检测电源循环事件期间 VDD 下降至低电平的专用措施。如果需要此功能，可通过防止 NRST 节点在 TPS22919-Q1 输出仍保持高电平期间转换为高电平，来解决该多点故障。