数字仪表盘：为什么功能安全很重要

当今的先进车辆的旋钮和按钮更少，而是依靠触摸屏上的点击和滑动来控制各种功能。您可以调整后视镜和灯光，打开挡风玻璃雨刷器，设置路线，显示屏的更多内容正在变大，分辨率也越来越高。现代车辆内部可以有多达 10 个显示屏，提供安全关键信息。数字仪表盘、中央信息显示屏 （CID）、智能后视镜、后视镜更换和平视显示器就是其中的几个例子。这就是为什么这些显示器符合功能安全标准至关重要的原因。

ISO 26262是一项国际标准，规定了汽车电子/电气系统的功能安全。该标准的一个组成部分是汽车安全完整性等级（ASIL），它对汽车系统中的固有安全风险进行分类。在四个ASIL级别中，ASIL D根据严重程度（伤害）、暴露（概率）和可控性规定了最安全的关键过程和测试。挡风玻璃刮水器、电动助力转向、侧视摄像头（后视镜更换）、安全气囊展开、制动和发动机管理是通常需要符合 ASIL D 标准的汽车系统示例。

汽车显示器通常属于ASIL B的参数，具体来说，在仪表盘显示器中，有几个模块应该符合ASIL B标准。其中两个模块是用于电源管理的薄膜晶体管（TFT）偏置和发光二极管（LED）背光驱动器。TFT 偏置通常由 TFT 源极驱动器的 AVDD 和 NAVDD 电压、TFT 栅极驱动器的 VGON 和 VGOFF 电压以及在某些情况下液晶显示器 （LCD） 背板的 VCOM 电压组成。我2C 和故障引脚提供与主机微控制器单元 （MCU） 的通信机制。符合ASIL B规范的TFT偏置模块应具有以下特性：

I2C（数据信号和时钟信号）和故障引脚，用于在每个电源轨上执行设置调整和诊断。

每个电源轨上的欠压和过压。

通过 I 具有固定或可调电压的内部电阻器2C（外部电阻不是受欢迎的选择，因为它们可能会出现更多的故障点）。

冗余引用。

打开启用以提供额外的冗余。当使能断开时，芯片将查看另一个引脚以确定它是打开还是关闭。

至于故障场景，对于TFT偏置，请记住以下三个：1）当VCOM电压超出范围时;2）当VGON电压处于过压状态时;3） 在故障安全操作期间，使能引脚开路。在VCOM和VGON电压的前两种情况下，故障引脚将向MCU发出警报。然后，MCU将读取寄存器以验证故障场景并使用I2C 以相应地调整电压。在故障安全操作场景中，当使能引脚开路而FEN仍然很高时，输出电压将回落到默认设置。MCU可以通过I调节电压2C.

符合上述标准的TFT偏置IC是MAX20067 TFT-LCD偏置IC，带有VCOM缓冲器、电平转换器和I。2C 接口。该PMIC为TFT-LCD提供了业界首个集成电源解决方案，具有同步升压、栅极着色和I功能。2C. 我2C 接口提供设置控制、诊断和监视。该 IC 还在 AVDD 升压转换器中具有扩频调制功能，可降低峰值干扰并增强电磁干扰 （EMI） 性能。

现在，让我们考虑LED背光驱动器的ASIL B功能。在这里，输入通常直接连接到汽车电池，当输出短路时，汽车电池具有电压保护功能。根据每串LED的数量，输出可以是升压或单端初级电感转换器（SEPIC）。我2需要C和故障引脚才能与MCU通信。

符合 ASIL B 标准的 LED 驱动器需要具备以下特性：

我2C（数据信号和时钟信号）和故障引脚，用于对每个电源轨执行设置调整和诊断

每串 LED 开路或短路检测

输出电压测量

每串 LED 电流测量

具有固定输出或通过 I 可调输出的内部电阻器2C

打开启用

用于监视输出的冗余参考

涉及LED驱动器的故障场景包括：

如果字符串 1 的 LED 打开。在这种情况下，故障引脚将向MCU发出警报，MCU将读取I2C 寄存器以了解哪个 LED 串有开路。然后，MCU将向其他串泵送更多电流，以实现相同的亮度。

如果字符串 2 的 LED 短路。与字符串 1 场景一样，在这种情况下，故障引脚将向 MCU 发出警报，MCU 将读取 I2C 寄存器以了解哪个 LED 串短路。为了节省功耗，LED驱动器将关闭短路的灯串。然后，MCU将向其他串泵送更多电流以产生相同的亮度。

如果升压输出电压低。故障引脚再次向MCU发出警报，MCU读取I2C 寄存器知道升压电压很低。通常，输出电容对地短路，或者LED接地短路。正面保护装置（如PGATE）将打开。如果出现这种情况，仪表板仅显示速度或发动机温度等重要消息。

具有使能引脚开路的故障安全操作。当使能引脚开路而FEN仍为高电平时，LED驱动器电流回落到默认设置。MCU 可通过 I 调节电流2C.

MAX20446为6通道、I2C LED驱动器，具有高压DC-DC控制器和电池断接，提供了符合上述标准的LED驱动器示例。该 IC 具有集成电流模式开关 DC-DC 控制器，支持升压或 SEPIC 拓扑，为多串高亮度 （HB） LED 提供所需的电压。我2C 提供设置控制以及诊断和监控，以支持 ASIL B 要求。具有相移和混合调光功能的扩频增强了 EMI 性能。该 IC 还提供非常高的调光比，这使得显示器在非常明亮的阳光和漆黑的环境中更易于阅读。

随着汽车显示器在现代车辆中变得越来越突出，它们遵守功能安全标准的能力至关重要。符合ASIL B规范的汽车级IC有助于更轻松地创建可靠、高性能的车载显示器。

审核编辑：郭婷