一种安全级DCS电源多样性检测方法与流程

本发明属于分析及测量控制技术领域，具体涉及一种安全级DCS电源多样性检测方法。

背景技术：

在以MCU或者FPGA为核心的DCS系统中，MCU和FPGA的供电电源及其诊断功能极为重要。大多数设计中，并没有电源诊断功能，一旦电源异常，板卡就停止工作。外部的控制器通过协议来诊断板卡故障，如果控制器的处理器电源发生异常，需通过冗余控制器方式诊断。在这种情况下，电源异常的板卡处于失控状态，可能会影响数据通讯、安全级IO功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全级DCS电源多样性检测方法，通过多样化电源检测技术，提前发现电源异常，通知诊断处理器，关闭总线，使板卡进入故障安全模式，最后错误报警。

本发明的技术方案如下：

一种安全级DCS电源多样性检测方法，适用于执行安全级功能的主处理器和执行诊断功能的诊断处理器，其特征在于：电源故障时诊断处理器报警，并强制主处理器进入故障保护模式，采用电源模块自检和外部检测两种手段来实现安全级DCS电源系统的多样化检测，避免共因故障；

所述的电源模块自检为DC-DC开关电源转换模块都具备输出电压比较检测功能，反馈调节输出电压，电源模块具有N个PWR_GOOD电源自检信号输出；

所述的外部检测采用专用的电源检测芯片，包括多路电平检测芯片，芯片输入检测电源，输出OV信号、UV信号；

所述的OV信号为过压信号，UV信号为欠压信号；

将PWR_GOOD信号和OV信号、UV信号一起送给独立电源的诊断处理器，当任何一路故障信号有效时，即使此时主处理器还没有工作异常，诊断处理器也启动错误保护机制，一直复位主处理器直到电源正常，关闭IO接口和通讯接口，发出错误报警信息。

所述的N≥1。

进行模块自检，当输出电压低于设定值的90％，PWR_GOOD信号拉低，指示电源异常。

进行模块自检，开关电源转换模块内部通过一个比较器来判断输出电压是否达到设定阈值，比较压差，通过调节PWM脉宽去调整输出电压，同时输出一个PWR_GOOD信号，指示输出电压是否达到阈值。

当输出电压异常时，PWR_GOOD信号被拉低，指示电源故障。

进行外部检测，所述的芯片输入四路检测电源，检测电源经过一个分压网络到地，所述的分压网络由三个电阻组成，中间电阻的两端分别是VH电平和VL电平。

当检测电源过压时，VH电平高于0.5V，OV信号拉低；当检测电源欠压时，VL电平低于0.5V，UV信号拉低。

通过设置分压网络，自由调节电源检测范围，根据不同需要，实现±5％～±10％检测范围。

本发明的显著效果在于：

(1)本发明方法可靠，进行电源检测及时，检测结果精确。

(2)本发明方法提供了一种独立的电源异常处理方法。

附图说明

图1为电源检测框图；

图2为专用电源检测电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种安全级DCS电源多样性检测方法，适用于执行安全级功能的主处理器和执行诊断功能的诊断处理器，两者独立设计，根据IEC61508-7技术措施描述，主处理器的电源诊断是重要部分。电源故障时诊断处理器报警，并强制主处理器进入故障保护模式，采用电源模块自检和外部检测两种手段来实现安全级DCS电源系统的多样化检测，避免共因故障。

电源模块自检：DC-DC开关电源转换模块都具备输出电压比较检测功能，反馈调节输出电压。电源模块具有N个PWR_GOOD电源自检信号输出，N≥1。以凌特公司的LTM4615模块为例进行模块自检，当输出电压低于设定值的90％，PWR_GOOD信号拉低，指示电源异常。具体过程为：开关电源转换模块内部通过一个比较器来判断输出电压是否达到设定阈值，比较压差，通过调节PWM脉宽去调整输出电压，同时输出一个PWR_GOOD信号，指示输出电压是否达到阈值；当输出电压异常时，PWR_GOOD信号被拉低，指示电源故障。

外部检测：采用专用的电源检测芯片，包括多路电平检测芯片，如图2所示，以凌特公司的多路电源检测芯片LTC2914为例，芯片输入四路检测电源，输出OV信号、UV信号。所述的OV信号为过压信号，UV信号为欠压信号。

检测电源经过一个分压网络到地，所述的分压网络由三个电阻组成，中间电阻的两端分别是VH电平和VL电平；当检测电源过压时，VH电平高于0.5V，OV信号拉低；当检测电源欠压时，VL电平低于0.5V，UV信号拉低；通过设置分压网络，可自由调节电源检测范围，根据不同需要，实现±5％～±10％检测范围。

将PWR_GOOD信号和OV信号、UV信号一起送给独立电源的诊断处理器，当任何一路故障信号有效时，即使此时主处理器还没有工作异常，诊断处理器也启动错误保护机制，一直复位主处理器直到电源正常，关闭IO接口和通讯接口，发出错误报警信息。