使用具有自检诊断模式的 A1365 可编程线性霍尔效应传感器 IC 提高系统安全性

作者：Wade Bussing，应用工程师，
Allegro MicroSystems，LLC

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摘要

本应用说明提供了对 Allegro MicroSystems 的 A1365 实现自检诊断模式的指南，以验证应用中的系统功能和安全性。要了解有关 Allegro MicroSystems 的 A1365 的更多信息，请参阅 www.allegromicro.com 上的器件数据表。

介绍

汽车安全级别的出现刺激了安全要求的增加，使 IC 和传感器安全功能与某些应用中的目标性能规格一样重要。随着安全目标在整个系统设计过程中成倍增加，客户需要可用于诊断系统异常的智能传感器。A1365 的内置自检模式可以让用户深入了解他们的系统。

A1365 的自检模式涵盖整个信号路径，从模拟输出 (V_OUT) 和 FAULT 输出引脚，直到霍尔传感器的连接。请参考图 1 中 A1365 的方框图，其中以绿色突出显示片上测试电压的注入点。

A1365 的自检模式允许用户在任何时候验证模拟信号路径的连通性、静态输出电压的漂移，以及过场故障信号路径的连接性和功能性。通过比较自检模式下测量的电压和各种时序，用户还可以评估任何外部设备的完整性，包括系统 ADC 和过流故障控制设备。自检故障功能简化了 A1365 外部过流故障电路的线端验证，并且无需注入大的满量程
电流。

自测模式旨在揭示霍尔路径中的单点故障，但不测试霍尔传感器本身的灵敏度。

启用自检模式

A1365 IC 的所有销售版本均禁用自检功能。但是，使用 Allegro A1365 样品编程器和 ASEK 评估板可以轻松实现测试模式。A1365 样品编程器可在 Allegro 的软件门户网站 https://registration.allegromicro.com 上获得。有关获取 ASEK 评估套件的信息，请联系您的销售代表。

要在 A1365 上启用自检模式，请按下图 2 所示 A1365 样品编程器上的“开机”按钮[1]，打开设备电源。通过使用“更新”按钮 [2] 验证 V_CC、
I_CC和输出值是否按预期读取，确认设备正常运行。

选择“全选”按钮[4]，，然后选择“读取已选定”按钮 [5]，它将读回器件存储器内容并使用返回的数据填充代码和值列。在对设备的存储器进行任何更改之前，最佳做法是保存 EEPROM 内容的本地副本以便恢复。选择“保存”按钮[6] 以生成 .csv 或 .txt 文件以便妥善保管。

要启用自检模式，请参见图 4。向下滚动到 “ST_DIS”字段（自检禁用）[7]，选择“取消全选”按钮 [8]，然后使用复选框，只选择“ST_DIS”。通过在单元格中键入“0”或在GUI上选择“归零已选”按钮 [9]，将“ST_DIS”代码列设置为“0”。准备就绪后，按“写入已选”按钮[10] ，将新值写入\ EEPROM。最佳做法是读回相同的寄存器以验证更改。选择“读取已选”[11] ]确认“ST_DIS”位已被清除。现在启用自检模式。

启用自检模式

启用后，将 A1365 的 FAULT 引脚的电平降低来启动自检模式。设备不会立即进入自检模式，FAULT 引脚必须保持低电平的时间超过“自检开始时间”才能进入自检诊断模式。自检开始时间是可编程设置，在编程字段“ST_START_TIME”中指定。有十六个代码对应于十二个离散的开始时间值。

表 1 列出了自检开始时间的可用代码及其相应的时间延迟。

自检开始时间定义为 FAULT 引脚电压 (V_FAULT) 低于自检阈值电压 (V_STTH)，直到传感器进入自检感应模式。传感器通过将模拟输出驱动至自检低电压 (V_STL)，进入自检感应模式。如果在自检开始时间期间的任何时刻，传感器检测到磁输入超过设定的故障阈值，则自检定时器将复位。

图5中的曲线显示了在 A1365 上，对所有自检开始时间代码，FAULT 管脚电平降低，V_OUT 达到 V_STL的时间。

自检故障请求时间

自检故障请求模式允许用户验证 A1365 的用户编程故障阈值。在 FAULT 引脚释放的时间超过自检故障请求时间（ST_FR_TIME）后，器件将进入自检故障模式。

引脚释放后，但在自检故障请求时间到期之前，输出被驱动为自检高电压 (V_STH)。当器件进入自检故障请求模式时，
器件的输出被驱动为饱和 (V_SAT(HIGH))。

表 2 列出了自检故障请求时间（ST_FR_TIME）的可用代码及其相应的延迟。

在自检故障模式下，A1365 将 V_OUT 驱动为饱和状态，包括 V_SAT(H) 和 V_SAT(L)。当 V_OUT 超过用户编程的故障阈值 (FLT_THRESH) 时，传感器的 FAULT 引脚将置位以指示故障状态。请注意，如果启用了钳位，此模式会暂时禁用钳位。

自检故障脉冲宽度时间

A1365 将驱动并保持 V_OUT 至每个测试电压一段时间，该时间由自检故障脉冲宽度时间 (ST_FPW_TIME) 定义。表 3 列出了自检故障脉冲宽度时间及其相应脉冲宽度时间的可用代码。

完整的自检模式序列

整个自检模式序列如图 6 所示。自检模式期间的施加磁场必须为零。

自检序列在下面的列表中描述。每个步骤对应于图 7 中绘图的时间点。

1. A1365 的 FAULT 引脚从外部拉至低电平以启动自检模式。此时 A1365 仍能正确响应磁场。
2. 器件在 ST_START_ TIME 后进入自检感应模式，并将 V_OUT 驱动至 V_STL。
3. V_OUT 保持在 V_STL ，直到 FAULT 引脚被释放。
4. 在自检故障请求时间 ST_FR_TIME 的持续时间内，V_OUT 被驱动至 V_STH。
5. 器件进入自检故障请求模式，在 ST_FPW_TIME 器件，V_OUT被驱动至 V_SAT(H) ，并且FAULT引脚被置位。
6. 在 ST_FPW_TIME (10 ms)，V_OUT被驱动至 QVO，并且 FAULT 引脚复位。
7. 在 ST_FPW_TIME (10 ms)，V_OUT 被驱动至 V_SAT(L)，并且 FAULT 引脚被置位。
8. 自检序列完成后，器件返回正常操作（任务模式）。

应用案例

A1365 的自检模式可用于验证 A1365 期间上的严重异常和单点故障。此功能还可用于确认其他系统器件的完整性和时序，包括 ADC 和故障控制电路。

图 8 中的应用原理图显示了这样一个系统。A1365 安装在叠片铁芯的间隙中，用于检测导体中电流产生的磁场。模拟输出 VOUT 连接到 ADC，而 FAULT 引脚连接到微控制器上的通用 I/O 引脚。假设在发生过流情况时， I/O 连接的 FAULT 引脚发出系统中断信号。该中断通过断开导体中的电流来提示微控制器将系统置于安全状态。

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本文中所含的信息不构成 Allegro 就本文主题而对客户做出的任何表示、担保、确保、保证或诱导。本文所提供的信息并不保证基于此信息的流程的可靠性，亦不保证 Allegro 已探究了所有可能出现的故障模式。客户负责对最终产品进行充分的验证测试，以确保该产品是可靠的，并且符合所有设计要求。