本文作者 杨洪程
系统基础芯片的诊断功能
电源可以说是系统的心脏，因而系统基础芯片的可靠稳定工作是至关重要的，为了做到可靠稳定的工作，芯片一般提供很多诊断保护功能用来保护自己或者告知系统进行系统级诊断保护，这些功能大致包含以下几个方面，需要读者进行评估如何在自己的系统中配置及处理，以提高系统可靠性。
? 系统基础芯片输入电源的监测，输入电源的低压监测是关键，因为涉及到芯片输出是否正常，芯片基本都会提供欠压和过压报警，当然有些芯片还提供电压测量ADC。比如，以英飞凌TLE9278为例，提供了供电ADC如下，当然也可以配置成WK引脚电平的ADC。
? 系统基础芯片输出电源的监测，同样输出电源也有过压和欠压报警，尤其是微控制器供电的监测，芯片都会提供更多的诊断保护功能，比如TLE9263为VCC1提供了欠压报警（可用于系统提前进行处理和保护，如果出现4次欠压报警芯片会进入安全保护状态），欠压复位（电压太低芯片直接复位重启），过压诊断（可配成只报警，复位重启和进入安全保护状态三种动作），电源短路保护（电压长时间过低，芯片进入安全保护状态）。
? 看门狗功能，为监测微控制器还在正常工作，需要微控制器定时给系统基础芯片固定SPI数据，通常有超时狗或者窗口狗可选，两种狗的时序如下，当然也有更复杂的问答狗，它在窗口狗的基础上要求每次的SPI通信数据符合一定的问答关系。另外针对看门狗错误，不同的动作可能被不同的系统所需要，英飞凌所有的系统基础芯片都提供多个可配项。
? SPI通信监测，监测SPI通信的完整性，错误的或者不完整的SPI数据不会被芯片接受，芯片还会置SPI报错标志位，另外芯片可能还会监测SPI通信及数据的合理性，比如TLE9263会监测是否有非法的状态转换命令，停止待机状态下是否操作规定以外的寄存器和是否配置有异常（如关闭所有唤醒后进入休眠模式）。
? 温度监测，首先是芯片过温保护，当然也会有其他单独模块的过温保护，比如TLE9263提供了VCC1, VCC2, VCC3，CAN收发器，LIN收发器以及高边驱动的单独过温保护及报错位，另外VCC1还有过温提前报错功能，可以在过温关闭前告知系统提前进行处理和保护。
? 其他功能模块的监测，比如CAN/LIN总线的超时监测，高边驱动的过流及开路诊断。
系统线束异常状态下系统基础芯片的状态（GND丢失，高边短路）
除了要配置及处理上文提高的诊断保护功能外，还要在设计中考虑系统可能遇到的异常硬件状态，这些状态可能会导致芯片无法进行诊断和保护，进而损坏芯片及系统，比如下面的两种情况：
? 地线丢失，按照系统的拓扑可能出现下面三种情况：
? 整个系统模块的地断开并且系统没有输出和外部地有任何连接，示意图如下，这种情况下系统是安全的，因为VBAT到地之间没有路径，芯片的地也会浮到VBAT电压附近。
? 整个系统模块的地断开但是高边输出的外部负载接着地，如果系统内部给高边输出加上了ESD或者TVS管，就可以产生下图所示的电流路径，整个路径中电流大小将由负载决定，这种情况下芯片是安全的，但是外部负载和作为保护的ESD/TVS可能会损坏。
? 整个系统模块的地断开但是给外部供电的VCC2还连着负载，更恶劣的情况是VCC2还短到外部的地，这样产生电流的路径如下图所示，同样电流会走芯片内部的ESD管，这种情况下芯片会报VCC2欠压，但是芯片内部的ESD管可能会损坏或者导致潜在失效进而影响芯片的使用寿命。
? 高边驱动输出短路，因为高边输出有过流保护所以短路到地芯片会自我保护，但是短路到电源，可能因为两边的电源有压差或者最恶劣的是系统供电断开，导致电流经过高边体二极管流到芯片供电侧给芯片供电，这种情况可能损坏高边，所以需要给VS和VSHS分别加防反二极管，以达到保护目的。具体的分析及保护，请参考应用手册。
系统基础芯片功能的非典型应用（VCC3 PNP 并联，HS并联）
前文讲了正常使用系统基础芯片过程中可能遇到的诊断报警及硬件异常情况，帮助读者更好的使用系统基础芯片并设计出更可靠的系统，除了这些，读者可能在设计过程中遇到一、两个需求是不在所选系统基础芯片典型应用范围内，但也不想更换方案，此时就需要认真评估尤其是查看厂家的应用手册是否有这些非典型应用的指导，比如，以英飞凌TLE9263为例的三个非典型应用案例：
? 提高外置PNP管的散热，当VCC3的负载比较重的时候，PNP上的发热会比较多，当计算单独一个PNP温升超过设计目标后可以考虑两个PNP并联，正如应用手册中推荐的如下拓扑，其他注意事项可见应用手册。
? 提高VCC3的输出电压，在3.3V版本的TLE9263中VCC3只能输出3.3V或者1.8V, 当系统刚好不使用VCC3但是需要一路5V供电时，可以考虑使用VCC3输出5V, 正如应用手册中描述可以在VCC3反馈电压引脚加一个分压电阻网络如下（R1=5.11K，R2=10K，其他注意事项请参考应用手册），这样可以就可以输出5V。
? 高边驱动并行输出，当高边驱动输出的负载超过单独一个输出的限值时，刚好还有通道没使用，这时可以考虑两个通道并行输出，正如应用手册分析后的建议，可以使用通道1和通道2或者通道3和通道4并行输出。
本文介绍了如何使用系统基础芯片提高整个系统的可靠性，希望对大家有所帮助和参考。
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