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利用高压看门狗定时器高效管理汽车系统

• MAX16997/MAX16998具有超时和窗式看门狗监测功能，器件带有看门狗触发器输入(WDI)，提供漏极开路μC复位输出(RESET)和漏极开路冗余系统使能输出(ENABLE)。

  
  对于MAX16998，复位门限可以由介于低压电源(例如：μC电源)、外部电压监测输入(RESETIN)和GND之间的外部电阻分压器(图1所示)设置。MAX16997可以在使能输入端(EN)读取KL15 (点火开关)的状态，在汽车启动后使能内部的监控定时器(图2)。这时，看门狗的超时周期延长到标称周期的8倍，为μC留出足够的开启时间。

  
  图1：MAX16998高压看门狗定时器采用独立的下游低压电源(LDO)供电，为电池短路保护提供安全保护屏障，从而使器件能够在故障条件下可靠地切换到冗余电路。

  
  图2：类似于MAX16998，MA电感电压X16997能够在故障状态下安全地切换到冗余电路。它还具有高电平有效使能输入(EN)，用于开启或关闭看门狗定时器。

  可以利用外部电容(分别置于SRT和SWT输入)独立设置复位延时(MAX16998)和看门狗超时，看门狗窗口监测可以由工厂预置在可调节看门狗定周期的一体电感50%或75%。

  
  18μA(典型值)超低工作电流使得MAX16997/MAX16998在汽车ECU应用中非常重要，因为这些电路始终处于开启状态。另外，这些器件提供3mm x 3mm、8引脚MAX封装，确保工作在-40℃至+125℃汽车级温度范围。

  
  这些IC直接采用12V汽车电池供电，可以承受高达45V的电功率电感器压瞬变(IN和ENABLE引脚)，而典型的看门狗定时器则是采用下游的低压电源(例如，5V)供电。因此，即使在下游电路断电或发生与地短路时，MAX16997/MAX16998也能保持工作并且安全地切换到冗余电路(通过触发ENABLE引脚)。为了使这些器件能够支持更高的故障容限，器件在RESET、WDI、EN和RESETIN引脚提供故障保护，能够承受20V的电压(图1和图2)。由此可以看出，这些电路也提供了一个可靠的保护屏障，避免受下游电路故障失效的影响，备份电路应该从物理层面独立于“常规”控制电路，发生故障时能够安全地切换到备份模式。

  
  MAX16997/MAX16998时序

  
  上电后，当RESETIN引脚电压(VRESETIN)高于上电复位门限(VPON)时，RESET将在复位时间(tRESET)内持续保持低电平，随后便为高电平。同时，看门狗定时器开始计时(tWP)。如果在规定的开放时间窗口(tOW)内没有产生WDI触发信号，RESET将被再次置为低电平，复位μC。如果在连续的三次触发中，触发信号均处于关闭窗口(tCW)或在看门狗周期(tWP)结束之后，ENABLE信号将被置低。如果在连续的三次看门狗触发信号中，WDI触发信号又重新回到开放的看门狗周期窗口内(tWDI)，ENABLE将重新回到高电平，系统切换到正常工作模式(图3)。

  
  图3：MAX16998时序图(窗式看门狗)。

  看门狗超时与窗式看门狗

  
  MAX16997/MAX16998A提供标准的看门狗超时周期，而MA一体成型电感器X16998B/D则提供窗式看门狗功能(图4)。根据实际应用对安全等级的要求选择不同类型的器件，调整看门狗超时确保在看门狗定时周期内将定时器清零，否则器件将产生复位信号。由此，可以利用这些看门狗检测程序运行的失效状态，例如，程序运行过缓或者是数字时钟(例如，晶振产生的时钟)速率降低；而窗式看门狗则需确保定时器在规定的时间窗口内将定时器清零，由此，它们可以检测到一些额外的故障，例如，程序运行过快或时钟过快，可以支持更高的安全等级。

  
  图4：MAX16998看门狗定时周期(窗式看门狗)。

  
  图4中的第三种情况说明了在规定的时间窗口内触发WDI的情况；第1种情况则是错误地触发了WDI，信号过早地触发WDI从而产生故障指示，导致故障发生的原因是程序运行过快或振荡器时钟频率加快；第2种情况也是错处触发WDI的一种表现——看门狗触发信号输出延时过大，表明程序运行过缓或振荡器时钟频率变慢。

  本人总结：

  故障容限和汽车安全性成为汽车电子设计的关键因素，为了提高汽车工作效率，改善舒适度并降低风险，需要高效管理系统的各个单元：硬件、软件、传感器、受动装置和操作单元。高压看门狗定时器(如：MAX16997/MAX16998)为达到这一目标起到了电感生产关键作用。

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