早在2016年，ADI公司就宣布將收購凌力爾特技術，從而擁有龐大的電源產品組合。其中一些電路可以為數據中心使用的服務器傳輸超過100安培的電流，其他電路包括電流隔離，其他電路則專注于與uA一起工作。

我將使用IEC 61800-5-2：2016附錄A中的電路來說明這些問題。這是變速驅動器的功能安全標準。

所示輸入為工業中的 24V 直流電源。通常，即使在發生故障時，這些電源也限制在低于 60V DC。如果電壓監視器未指定為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控電路的最大額定工作電壓以上，則應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MOSFET，在監視器的控制下，它可以斷開電路其余部分的電源。最后請注意，監控涵蓋輸入和所有穩壓電源。通過這種方式，電源監視器可以完成大部分繁重的安全提升，而實際電源的設計并不那么重要。

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，電壓監視器需要加窗。傳統上，電源監視器僅監視低于預期的電源電壓。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運行，無論是在高端還是低壓側。這種監視器稱為窗口式電源監視器。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，但低側電源不是故障，而是正常工作模式，因為在電源打開和關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監控的能力。這可能涉及連接一個MOSFET，以根據需要將UV（欠壓）電阻節點從uC拉低。

對于電源監視器模塊，我特別喜歡LTC4365。對于功能安全最重要的是，它監控過壓和欠壓（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，因此保證在工業中常見的最寬溫度范圍內提供保護。它還能夠控制串聯的 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 來監視系統內的其他穩壓電壓。

小尺寸單 MOSFET 應用可承受 60V 電壓

對于機械應用，一旦電源監視器跳閘，應防止重新啟動，無需人工干預。對于過程控制應用，您可能希望在供應恢復到規格范圍內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輸入電壓范圍內工作，并為AD24的5/24mA DAC產生+4V、+20V和-5758V電源。但是，它還包括多個數字隔離通道，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數據手冊中的典型應用電路

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

審核編輯：郭婷