1 引言

在所有工廠自動(dòng)化應(yīng)用以及大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，都使用多個(gè)電源軌來(lái)為應(yīng)用內(nèi)的各種子系統(tǒng)供電。圖 1-1 所示為幾乎所有工廠自動(dòng)化應(yīng)用以及很多工業(yè)應(yīng)用中需要進(jìn)行電壓和處理器監(jiān)控的一些常見(jiàn)子系統(tǒng)。前端部分將來(lái)自電網(wǎng)的交流電源轉(zhuǎn)換為 12V 或 24V 的直流電壓。然后，此主電源軌將轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)其余部分所需的各種低電壓軌。電壓軌的數(shù)量及其電壓會(huì)因應(yīng)用而異，但仍需要監(jiān)控這些電壓軌以確保它們處于合適的范圍內(nèi)。幾乎所有微控制器 (MCU)、微處理器 (MPU)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 或應(yīng)用特定集成電路 (ASIC) 都要求電源具有非常小的容差，否則器件無(wú)法正常工作，因此需要一個(gè)電壓監(jiān)控解決方案，以便在電源超出范圍時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)。在大型工業(yè)機(jī)器中，電壓軌故障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，進(jìn)而造成損壞或傷害。即使在電壓軌恢復(fù)正常后，也會(huì)產(chǎn)生變化，即軟件或故障代碼會(huì)導(dǎo)致 MCU、MPU 或 FPGA 發(fā)生閂鎖而按預(yù)期停止工作。沒(méi)有理由在出現(xiàn)故障的情況下冒險(xiǎn)操作此類(lèi)應(yīng)用，因此始終建議監(jiān)控電壓軌和處理器，甚至在安全關(guān)鍵型應(yīng)用中也要求這樣做，至少需要監(jiān)控主電源軌以及 MCU、MPU 和 FPGA 的內(nèi)核電壓軌。

圖 1-1 工廠自動(dòng)化和控制應(yīng)用中的典型監(jiān)控要求

如果應(yīng)用必須滿足安全要求，則需要對(duì)每個(gè)內(nèi)核電壓進(jìn)行欠壓和過(guò)壓監(jiān)控。除電壓監(jiān)控之外，還必須使用外部看門(mén)狗來(lái)監(jiān)控處理器活動(dòng)。最高安全等級(jí)除了要求使用獨(dú)立的窗口看門(mén)狗來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè) MCU、MPU 和 FPGA 之外，還要求監(jiān)控每個(gè)電壓軌的欠壓和過(guò)壓情況。工業(yè)應(yīng)用中通常存在多種不同的電壓軌，因此監(jiān)控解決方案會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜并讓人眼花繚亂。本文檔旨在為工業(yè)應(yīng)用中各種常見(jiàn)的子系統(tǒng)推薦監(jiān)控解決方案。