ZHCAE22 May 2024 TLC6C5748-Q1 , TPS552892-Q1
3 LED 電源的 ASIL-B 設(shè)計(jì)
對(duì)于局部調(diào)光 LCD 應(yīng)用，LED 陽極連接到 LED 驅(qū)動(dòng)器，LED 陰極連接到 LED 電源，如圖 2-1 所示。對(duì)于 LED 電源，輸入端通常直接連接到汽車電池。當(dāng)您上車時(shí)，顯示屏已經(jīng)打開迎候您。寒冷天氣下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，冷啟動(dòng)期間 VIN 可能會(huì)下降至 3V，如圖 3-1 所示。但是，在冷啟動(dòng)期間，顯示屏仍需要亮起或不閃爍，以提供出色的用戶體驗(yàn)。您可以在 LED 電源前放置預(yù)升壓，但這會(huì)增加成本并降低效率。在沒有外部預(yù)升壓或額外電源的情況下，在啟動(dòng)后，TI 的降壓/升壓 TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器可以處理低至 3VIN 的電源。
圖 3-1 典型的冷啟動(dòng)曲線TPS552892-Q1 同步降壓/升壓轉(zhuǎn)換器經(jīng)優(yōu)化，可將電池電壓或適配器電壓轉(zhuǎn)換為電源軌。TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器集成了四個(gè) MOSFET 開關(guān)，此開關(guān)可在 3.0V 至 36V 的寬輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。對(duì)于 6V LED 電源應(yīng)用，TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器可以用 12VIN 的輸入電壓提供高達(dá) 36W 的輸出功率。
圖 3-2 TPS552892-Q1 典型應(yīng)用電路如何為 LED 電源設(shè)計(jì)功能安全特性？根據(jù)表 3-1 中列出的 ISO26262-5 D.2.6 說明，有兩種方法可實(shí)現(xiàn)電源診斷安全機(jī)制。第一種方法是檢測來自輸入側(cè)的電壓或電流。這種方法的診斷覆蓋率較低 (60%)。另一種方法是檢測輸出側(cè)的電壓或電流。這種方法的診斷覆蓋率很高 (99%)。
| 安全機(jī)制/措施 | 參閱技術(shù)概述 | 被認(rèn)為可實(shí)現(xiàn)的典型診斷 | 注釋 |
|---|---|---|---|
| 電壓或電流控制（輸入） | D.2.6.1 (1) | 低 | – |
| 電壓或電流控制（輸出） | D.2.6.2 (2) | 高 | – |
說明：監(jiān)控輸出電壓或電流。
說明：監(jiān)控輸出電壓或電流。
對(duì)于 LED 電源，符合 ASIL-B 設(shè)計(jì)要求的 TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩種常見的輸出檢測方法：
- 使用安全 MCU ADC 引腳監(jiān)控 TPS552892-Q1 輸出。
MCU ADC 引腳獨(dú)立于 TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器輸出。這意味著診斷覆蓋率相對(duì)較高，而不會(huì)增加額外的 BOM 成本。從圖 3-3 中，可以看到 TPS552892-Q1 的 VOUT 引腳連接至 MCU ADC 引腳以用于監(jiān)控輸出電壓，CDC 引腳連接至 MCU ADC 引腳以用于監(jiān)控輸出電流。TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器使用 ISP/ISN 引腳來檢測輸出電流，并且 CDC 引腳電壓 = 20 × (VISP-VISN)，IOUT= (VISP-VISN)/R4。MCU 可以使用 ADC 監(jiān)控 CDC 引腳電壓，然后計(jì)算降壓/升壓 IOUT。PG（電源正常）引腳連接至 MCU GPIO 引腳以監(jiān)控功率。PG 充當(dāng)輔助安全機(jī)制，可幫助提高診斷覆蓋率。如果發(fā)生 TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器過壓 (OV) 或欠壓 (UV) 故障，MCU ADC 引腳將檢測到此故障，然后由 MCU GPIO 切斷（將 EN 引腳拉至低電平）TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器輸出，使顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)黑屏安全狀態(tài)。
圖 3-3 通過 MCU 機(jī)制檢測 TPS552892-Q1 輸出 - 使用外部電源監(jiān)控器監(jiān)控 TPS552892-Q1 輸出。
如果顯示 MCU 沒有足夠的 ADC 引腳，可以使用外部電源監(jiān)控器來監(jiān)控 TPS552892-Q1 轉(zhuǎn)換器的輸出 OV 和 UV。監(jiān)控器與電源輸出無關(guān)，因此不會(huì)出現(xiàn)共因失效，而高性能和高精度檢測意味著診斷覆蓋率很高。
TI 有各式各樣的電壓監(jiān)控器，可以監(jiān)控 1 個(gè)通道到多個(gè)通道，并且支持從 5.5V 到 65V 的輸入電壓。對(duì)于 LED 電源，VLED 等于 VF（LED 正向電壓）+ VH（LED 驅(qū)動(dòng)器余量電壓），通常在 6V 左右。在本白皮書中，以 TPS37A-Q1 高輸入電壓監(jiān)控器為例來實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控，如圖 3-4 所示。
圖 3-4 通過監(jiān)控器 TPS37A-Q1 檢測 TPS552892-Q1 輸出TPS552892-Q1：輸入 3V 至 36V，輸出 6.0V
TPS37A：充當(dāng)安全機(jī)制來監(jiān)控 TPS552892-Q1 (VLED) 電源輸出。如果發(fā)生 TPS552892-Q1 OV（過壓 > 6.5V）或 UV（欠壓 < 5.8V）故障，TPS37A-Q1 會(huì)使用 SENSE1 (OV) 或 SENSE2 (UV) 引腳檢測此故障，并通過 RESET1(OV) 或 RESET2(UV) 信號(hào)向 MCU 發(fā)送警報(bào)。MCU 會(huì)響應(yīng)此信號(hào)并執(zhí)行相應(yīng)的安全操作（具體操作取決于安全目標(biāo)要求）。例如，為了切斷降壓/升壓輸出，允許黑屏并將其視為安全狀態(tài)。