基于高壓看門(mén)狗定時(shí)器的汽車(chē)失效保護解決方案

　　可以利用外部電容(分別置于SRT和SWT輸入)獨立設置復位延時(shí)(MAX16998)和看門(mén)狗超時(shí)，看門(mén)狗窗口監測可以由工廠(chǎng)預置在可調節看門(mén)狗周期的50%或75%。

　　18µA (典型值)超低工作電流使得MAX16997/MAX16998在汽車(chē)ECU應用中非常重要，因為這些電路始終處于開(kāi)啟狀態(tài)。另外，這些器件提供3mm x 3mm、8引腳µMAX®封裝，確保工作在-40°C至+125°C汽車(chē)級溫度范圍。

　　這些IC直接采用12V汽車(chē)電池供電，可以承受高達45V的電壓瞬變(IN和ENABLE引腳)，而典型的看門(mén)狗定時(shí)器則是采用下游的低壓電源(例如，5V)供電。因此，即使在下游電路斷電或發(fā)生與地短路時(shí)，MAX16997/MAX16998也能保持工作并且安全地切換到冗余電路(通過(guò)觸發(fā)ENABLE引腳)。為了使這些器件能夠支持更高的故障容限，器件在RESET、WDI、EN和RESETIN引腳提供20V故障容限，甚至能夠承受短路至汽車(chē)電池的電壓(圖1和圖2)。由此可以看出，這些電路也提供了一個(gè)可靠的保護屏障，避免受下游高壓電路故障失效的影響，備份電路應該從物理層面獨立于“常規”控制電路，發(fā)生故障時(shí)能夠安全地切換到備份模式。

　　MAX16997/MAX16998時(shí)序

　　上電后，當RESETIN引腳電壓(VRESETIN)高于上電復位門(mén)限(VPON)時(shí)，RESET將在上電復位時(shí)間(tRESET)內持續保持低電平，隨后變?yōu)楦唠娖?。同時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器開(kāi)始計時(shí)(tWP)。如果在規定的開(kāi)放時(shí)間窗口(tOW)內沒(méi)有產(chǎn)生WDI觸發(fā)信號，RESET將被再次置為低電平，復位µC。如果在連續的三次看門(mén)狗觸發(fā)信號中，觸發(fā)信號均處于關(guān)閉窗口(tCW)或在看門(mén)狗周期(tWP)結束之后，ENABLE信號將被置低，使系統切換至冗余電路。如果在連續的三次看門(mén)狗觸發(fā)信號中，WDI觸發(fā)信號又重新回到開(kāi)放的看門(mén)狗周期窗口內(tWDI)，ENABLE將重新回到高電平，系統切換到正常工作模式(圖3)。

　　圖3. MAX16998時(shí)序圖(窗式看門(mén)狗)

　　看門(mén)狗超時(shí)與窗式看門(mén)狗

　　MAX16997/MAX16998A提供標準的看門(mén)狗超時(shí)周期，而MAX16998B/D則提供窗式看門(mén)狗功能(圖4)。根據實(shí)際應用對安全等級的要求選擇不同類(lèi)型的器件，調整看門(mén)狗超時(shí)確保在看門(mén)狗定時(shí)周期內將定時(shí)器清零，否則器件將產(chǎn)生復位信號。由此，可以利用這些看門(mén)狗檢測程序運行的失效狀態(tài)，例如，程序運行過(guò)緩或者是數字時(shí)鐘(例如，晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘)速率降低;而窗式看門(mén)狗則需確保定時(shí)器在規定的時(shí)間窗口內將定時(shí)器清零，由此，它們可以檢測到一些額外的故障，例如，程序運行過(guò)快或時(shí)鐘過(guò)快，可以支持更高的安全等級。

　　圖4. MAX16998看門(mén)狗定時(shí)周期(窗式看門(mén)狗)

　　圖4中的第3種情況說(shuō)明了在規定的時(shí)間窗口內觸發(fā)WDI的情況;第1種情況則是錯誤地觸發(fā)了WDI，信號過(guò)早地觸發(fā)WDI從而產(chǎn)生故障指示，導致故障發(fā)生的原因是程序運行過(guò)快或振蕩器時(shí)鐘頻率加快;第2種情況也是錯誤觸發(fā)WDI的一種表現—看門(mén)狗觸發(fā)信號輸出延時(shí)過(guò)大，表明程序運行過(guò)緩或振蕩器時(shí)鐘頻率變慢。

　　結論

　　故障容限和汽車(chē)安全性成為汽車(chē)電子設計的關(guān)鍵因素，為了提高汽車(chē)工作效率，改善舒適度并降低風(fēng)險，需要高效管理系統的各個(gè)單元：硬件、軟件、傳感器、受動(dòng)裝置和操作單元。高壓看門(mén)狗定時(shí)器，例如：MAX16997/MAX16998，為達到這一目標起到了關(guān)鍵作用。