1 引言

在所有工廠自動化應用以及大多數工業應用中，都使用多個電源軌來為應用內的各種子系統供電。圖 1-1 所示為幾乎所有工廠自動化應用以及很多工業應用中需要進行電壓和處理器監控的一些常見子系統。前端部分將來自電網的交流電源轉換為 12V 或 24V 的直流電壓。然后，此主電源軌將轉換為系統其余部分所需的各種低電壓軌。電壓軌的數量及其電壓會因應用而異，但仍需要監控這些電壓軌以確保它們處于合適的范圍內。幾乎所有微控制器 (MCU)、微處理器 (MPU)、現場可編程門陣列 (FPGA) 或應用特定集成電路 (ASIC) 都要求電源具有非常小的容差，否則器件無法正常工作，因此需要一個電壓監控解決方案，以便在電源超出范圍時關閉系統。在大型工業機器中，電壓軌故障會導致系統發生故障，進而造成損壞或傷害。即使在電壓軌恢復正常后，也會產生變化，即軟件或故障代碼會導致 MCU、MPU 或 FPGA 發生閂鎖而按預期停止工作。沒有理由在出現故障的情況下冒險操作此類應用，因此始終建議監控電壓軌和處理器，甚至在安全關鍵型應用中也要求這樣做，至少需要監控主電源軌以及 MCU、MPU 和 FPGA 的內核電壓軌。

圖 1-1 工廠自動化和控制應用中的典型監控要求

如果應用必須滿足安全要求，則需要對每個內核電壓進行欠壓和過壓監控。除電壓監控之外，還必須使用外部看門狗來監控處理器活動。最高安全等級除了要求使用獨立的窗口看門狗來監控系統中的每個 MCU、MPU 和 FPGA 之外，還要求監控每個電壓軌的欠壓和過壓情況。工業應用中通常存在多種不同的電壓軌，因此監控解決方案會錯綜復雜并讓人眼花繚亂。本文檔旨在為工業應用中各種常見的子系統推薦監控解決方案。