汽車安全級別(Automotivr Safety Levels)的出現(xiàn)刺激了汽車領(lǐng)域?qū)τ诎踩蟮脑黾?，因而?IC 和傳感器的安全功能變得與某些應用中的目標性能指標同樣重要。對于工業(yè)應用系統(tǒng)，其安全性要求也與汽車市場類似，隨著安全目標在整個系統(tǒng)設(shè)計過程中成倍增加，客戶需要可用于診斷系統(tǒng)異常的智能傳感器。本文將以A1365為例，闡述用戶如何采用IC的內(nèi)置自檢模式來更加深入地了解他們的系統(tǒng)。

A1365及其自檢模式

A1365 的自檢模式涵蓋整個信號路徑，從模擬輸出 (VOUT) 和 FAULT 輸出引腳，直到霍爾傳感器的連接。請參考圖 1 中 A1365 的方框圖，其中以深色突出顯示的為片上測試電壓的注入點。

A1365 的自檢模式允許用戶在任何時候驗證模擬信號路徑的連通性、靜態(tài)輸出電壓的漂移，以及過場故障(Over Field Fault)信號路徑的連接性和功能性。通過比較自檢模式下測量的電壓和各種時序，用戶還可以評估任何外部設(shè)備的完整性，其中也包括系統(tǒng) ADC 和過流故障控制等設(shè)備。故障自檢功能簡化了 器件外部過流故障電路的線端驗證，并且無需注入大的滿量程電流。

自檢模式旨在揭示霍爾路徑中的單點故障，但不測試霍爾傳感器本身的靈敏度。

圖 1：A1365 功能框圖。

啟用自檢模式

A1365的所有版本在銷售時均已經(jīng)設(shè)置為禁用自檢功能。但是，使用 Allegro A1365 樣片編程器和 ASEK 評估板可以輕松啟用自檢模式。如果需要，A1365 樣片編程器可在 Allegro網(wǎng)站上獲得https://registration.allegromicro.com 。

要在 A1365 上啟用自檢模式，請按下圖 2 所示 A1365 樣品編程器上的“開機”按鈕[1]，打開設(shè)備電源。通過使用“更新”按鈕 [2] 驗證 VCC、ICC和輸出值是否按預期讀取，確認設(shè)備正常運行。

圖 2：A1365 樣片編程器的電源面板

編程器上的“存儲器”面板顯示 A1365 器件上的所有可用寄存器，以及每個寄存器功能的簡要說明。選擇“全選”按鈕，，然后選擇“讀取已選定”按鈕 ，它將讀回器件存儲器內(nèi)容并使用返回的數(shù)據(jù)填充代碼和值列。在對設(shè)備的存儲器進行任何更改之前，最佳做法是保存 EEPROM 內(nèi)容的本地副本以便恢復。選擇“保存”按鈕以生成 .csv 或 .txt 文件以便妥善保管。

要啟用自檢模式，請參見圖 4。向下滾動到 “ST_DIS”字段(自檢禁用)，選擇“取消全選”按鈕 [8]，然后使用復選框，只選擇“ST_DIS”。通過在單元格中鍵入“0”或在GUI上選擇“歸零已選”按鈕 ，將“ST_DIS”代碼列設(shè)置為“0”。準備就緒后，按“寫入已選”按鈕 ，將新值寫入\ EEPROM。最佳做法是讀回相同的寄存器以驗證更改。選擇“讀取已選”]確認“ST_DIS”位已被清除?，F(xiàn)在已經(jīng)啟用自檢模式。

初始化自檢模式

自檢模式啟用后，將 A1365 的 FAULT 引腳的電平降低來啟動自檢模式。設(shè)備不會立即進入自檢模式，F(xiàn)AULT 引腳必須保持低電平的時間超過“自檢開始時間”才能進入自檢診斷模式。自檢開始時間是可編程設(shè)置，在編程字段“ST_START_TIME”中指定。有十六個代碼對應于十二個離散的開始時間值。表 1 列出了自檢開始時間的可用代碼及其相應的時間延遲。

表1：自檢開始時間可用代碼及其相應的延遲。

自檢開始時間定義為 FAULT 引腳電壓 (VFAULT) 低于自檢閾值電壓 (VSTTH)，直到傳感器進入自檢感應模式。傳感器通過將模擬輸出驅(qū)動至自檢低電壓 (VSTL)，進入自檢感應模式。如果在自檢開始時間期間的任何時刻，傳感器檢測到磁輸入超過設(shè)定的故障閾值，則自檢定時器將復位。

圖3中的曲線顯示了在 A1365 上，對所有自檢開始時間代碼，F(xiàn)AULT 管腳電平降低，VOUT 達到 VSTL的時間。

圖3：所有代碼的自檢開始時間。

自檢故障請求時間

自檢故障請求模式允許用戶驗證 A1365 的用戶編程故障閾值。在 FAULT 引腳釋放的時間超過自檢故障請求時間(ST_FR_TIME)后，器件將進入自檢故障模式。引腳釋放后，但在自檢故障請求時間到期之前，輸出被驅(qū)動為自檢高電壓 (VSTH)。當器件進入自檢故障請求模式時，器件的輸出被驅(qū)動為飽和 (VSAT(HIGH))。表 2 列出了自檢故障請求時間(ST_FR_TIME)的可用代碼及其相應的延遲。

表2：自檢故障請求時間(ST_FR_TIME)的可用代碼及其相應的延遲。

在自檢故障模式下，A1365 將 VOUT 驅(qū)動為飽和狀態(tài)，包括 VSAT(H) 和 VSAT(L)。當 VOUT 超過用戶編程的故障閾值 (FLT_THRESH) 時，傳感器的 FAULT 引腳將置位以指示故障狀態(tài)。請注意，如果啟用了鉗位，此模式會暫時禁用鉗位。

自檢故障脈沖寬度時間

A1365 將驅(qū)動并保持 VOUT 至每個測試電壓一段時間，該時間由自檢故障脈沖寬度時間 (ST_FPW_TIME) 定義。表 3 列出了自檢故障脈沖寬度時間的可用代碼及其相應的脈沖寬度時間。

表3：自檢故障脈沖寬度時間的可用代碼及其相應的脈沖寬度時間。

完整的自檢模式序列

完整的自檢模式序列如圖 3 所示。自檢模式期間的施加磁場必須為零。

圖 6：完整的自檢模式序列。

對于圖 6 中的情況，ST_START_TIME = 50 ms、ST_FR_TIME = 10 ms 和 ST_FPW_TIME = 10 ms。自檢和磁性故障設(shè)置如圖 7 所示。

圖 7：完整自檢模式序列中的自檢和故障設(shè)置。

自檢序列在下面的列表中描述。每個步驟對應于圖 7 中繪圖的時間點。

l FAULT 引腳從外部拉至低電平以啟動自檢模式。此時 A1365 仍能正確響應磁場。

l 器件在 ST_START_ TIME 后進入自檢感應模式，并將 VOUT 驅(qū)動至 VSTL。

l VOUT 保持在 VSTL ，直到 FAULT 引腳被釋放。

l 在自檢故障請求時間 ST_FR_TIME 的持續(xù)時間內(nèi)，VOUT 被驅(qū)動至 VSTH。

l 器件進入自檢故障請求模式，在 ST_FPW_TIME 器件，VOUT被驅(qū)動至 VSAT(H) ，并且FAULT引腳被置位。

l 在 ST_FPW_TIME (10 ms)，VOUT被驅(qū)動至 QVO，并且 FAULT 引腳復位。

l 在 ST_FPW_TIME (10 ms)，VOUT 被驅(qū)動至 VSAT(L)，并且 FAULT 引腳被置位。

l 自檢序列完成后，器件返回正常操作(任務(wù)模式)。

應用案例

A1365 的自檢模式可用于驗證嚴重異常和單點故障。此功能還可用于確認其他系統(tǒng)器件的完整性和時序，其中包括 ADC 和故障控制電路。圖 8 中的應用原理圖顯示了這樣一個系統(tǒng)。A1365 安裝在疊片鐵芯的間隙中，用于檢測導體中電流產(chǎn)生的磁場。模擬輸出 VOUT 連接到 ADC，而 FAULT 引腳連接到微控制器上的通用 I/O 引腳。假設(shè)在發(fā)生過流情況時， I/O 連接的 FAULT 引腳發(fā)出系統(tǒng)中斷信號。該中斷通過斷開導體中的電流來提示微控制器將系統(tǒng)置于安全狀態(tài)。

圖 8：A1365、ADC 和過流故障控制的應用原理圖。

結(jié)束語

對于汽車和工業(yè)等安全性要求非常高的應用，在進行系統(tǒng)設(shè)計時，要從系統(tǒng)性能指標上留出一定冗余，保證系統(tǒng)的安全，器件本身的安全功能也非常重要。1365 線性霍爾效應傳感器 IC 專門針對電流感應應用而設(shè)計，能以高帶寬高分辨率提供高精確度輸出，其獨特的自檢診斷模式可用于實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的高水平安全功能，因而是電動汽車/混合動力汽車以及其他工業(yè)應用的理想之選。