3 LED 電源的 ASIL-B 設計

對于局部調光 LCD 應用，LED 陽極連接到 LED 驅動器，LED 陰極連接到 LED 電源，如圖 2-1 所示。對于 LED 電源，輸入端通常直接連接到汽車電池。當您上車時，顯示屏已經打開迎候您。寒冷天氣下啟動發動機時，冷啟動期間 V_IN 可能會下降至 3V，如圖 3-1 所示。但是，在冷啟動期間，顯示屏仍需要亮起或不閃爍，以提供出色的用戶體驗。您可以在 LED 電源前放置預升壓，但這會增加成本并降低效率。在沒有外部預升壓或額外電源的情況下，在啟動后，TI 的降壓/升壓 TPS552892-Q1 轉換器可以處理低至 3V_IN 的電源。

TPS552892-Q1 同步降壓/升壓轉換器經優化，可將電池電壓或適配器電壓轉換為電源軌。TPS552892-Q1 轉換器集成了四個 MOSFET 開關，此開關可在 3.0V 至 36V 的寬輸入電壓范圍內運行。對于 6V LED 電源應用，TPS552892-Q1 轉換器可以用 12V_IN 的輸入電壓提供高達 36W 的輸出功率。

如何為 LED 電源設計功能安全特性？根據表 3-1 中列出的 ISO26262-5 D.2.6 說明，有兩種方法可實現電源診斷安全機制。第一種方法是檢測來自輸入側的電壓或電流。這種方法的診斷覆蓋率較低 (60%)。另一種方法是檢測輸出側的電壓或電流。這種方法的診斷覆蓋率很高 (99%)。

對于 LED 電源，符合 ASIL-B 設計要求的 TPS552892-Q1 轉換器系統設計有兩種常見的輸出檢測方法：

• 使用安全 MCU ADC 引腳監控 TPS552892-Q1 輸出。

  MCU ADC 引腳獨立于 TPS552892-Q1 轉換器輸出。這意味著診斷覆蓋率相對較高，而不會增加額外的 BOM 成本。從圖 3-3 中，可以看到 TPS552892-Q1 的 VOUT 引腳連接至 MCU ADC 引腳以用于監控輸出電壓，CDC 引腳連接至 MCU ADC 引腳以用于監控輸出電流。TPS552892-Q1 轉換器使用 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 監控 CDC 引腳電壓，然后計算降壓/升壓 IOUT。PG（電源正常）引腳連接至 MCU GPIO 引腳以監控功率。PG 充當輔助安全機制，可幫助提高診斷覆蓋率。如果發生 TPS552892-Q1 轉換器過壓 (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 轉換器輸出，使顯示屏能夠實現黑屏安全狀態。

  圖 3-3 通過 MCU 機制檢測 TPS552892-Q1 輸出
• 使用外部電源監控器監控 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控器來監控 TPS552892-Q1 轉換器的輸出 OV 和 UV。監控器與電源輸出無關，因此不會出現共因失效，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控器，可以監控 1 個通道到多個通道，并且支持從 5.5V 到 65V 的輸入電壓。對于 LED 電源，V_LED 等于 V_F（LED 正向電壓）+ V_H（LED 驅動器余量電壓），通常在 6V 左右。在本白皮書中，以 TPS37A-Q1 高輸入電壓監控器為例來實現電壓監控，如圖 3-4 所示。

TPS552892-Q1：輸入 3V 至 36V，輸出 6.0V

TPS37A：充當安全機制來監控 TPS552892-Q1 (V_LED) 電源輸出。如果發生 TPS552892-Q1 OV（過壓 > 6.5V）或 UV（欠壓 < 5.8V）故障，TPS37A-Q1 會使用 SENSE1 (OV) 或 SENSE2 (UV) 引腳檢測此故障，并通過 RESET1(OV) 或 RESET2(UV) 信號向 MCU 發送警報。MCU 會響應此信號并執行相應的安全操作（具體操作取決于安全目標要求）。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。