符合ASIL B规范的汽车级IC有助于创建可靠的汽车显示器

今天的先进车辆的旋钮和按钮越来越少，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，以及更多来自显示器变得越来越大且分辨率越来越高的功能。现代车辆内部可以有多达 10 个显示器，提供安全关键信息。数字仪表盘、中央信息显示器 （CID）、智能后视镜、侧视镜更换和平视显示器就是几个例子。这就是为什么这些显示器必须符合功能安全标准的原因。

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 要求根据严重程度（伤害）、暴露（概率）和可控性进行最安全关键的流程和测试。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 ASIL D 合规性的汽车系统示例。

汽车显示器通常属于 ASIL B 的参数。具体而言，在仪表组显示器中，有几个块应该符合 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 偏压通常包括用于 TFT 源极驱动器的 AVDD 和 NAVDD 电压、用于 TFT 栅极驱动器的 VGON 和 VGOFF 电压，在某些情况下，还包括用于液晶显示器 （LCD） 背板的 VCOM 电压。I 2 C 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：

I 2 C（数据信号和时钟信号）和故障引脚，用于在每个导轨上执行设置调整和诊断。

每个导轨上的欠压和过压。

通过 I 2 C具有固定或可调电压的内部电阻器（外部电阻器不是一个受欢迎的选择，因为它们会出现更多的故障点）。

冗余参考

打开启用以提供额外的冗余。当使能打开时，芯片会查看另一个引脚来确定它是打开还是关闭。

至于故障场景，TFT 偏置需要注意以下三个方面： 1） 当 VCOM 电压超出范围时；2）当VGON电压处于过压情况时；3） 在故障安全操作期间，打开使能引脚。在 VCOM 和 VGON 电压的前两种情况下，故障引脚会向 MCU 发出警报。然后，MCU 将读取寄存器以验证故障情况并使用 I 2 C 相应地调整电压。在故障安全操作场景中，当使能引脚打开而 FEN 仍为高电平时，输出电压将回落至默认设置。MCU 可以通过 I 2 C调节电压。

满足上述标准的 TFT 偏置 IC 示例是MAX20067 TFT-LCD 偏置 IC，具有 VCOM 缓冲器、电平转换器和 I 2 C 接口。该 PMIC 提供业界首个用于 TFT-LCD 的集成电源解决方案，具有同步升压、栅极遮蔽和 I 2 C。I 2 C 接口提供设置控制、诊断和监控。该 IC 还在 AVDD 升压转换器中进行了扩频调制，以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 特性。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。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）。与 MCU 通信需要I 2 C 和故障引脚。

满足 ASIL B 标准的 LED 驱动器需要具备以下特性：

I 2 C（数据信号和时钟信号）和故障引脚，用于在每个导轨上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

通过 I 2 C 具有固定输出或可调输出的内部电阻器

打开启用

用于监控输出的冗余参考

涉及 LED 驱动器的故障场景包括：

如果字符串 1 有一个 LED 打开。在这种情况下，故障引脚会提醒 MCU，MCU 会读取 I 2 C 寄存器以了解哪个 LED 灯串有开路。然后，MCU 将向其他灯串注入更多电流以达到相同的亮度。

如果字符串 2 的 LED 短路。与灯串 1 的情况一样，这种情况下的故障引脚会提醒 MCU，MCU 会读取 I 2 C 寄存器以了解哪个 LED 灯串短路。为了省电，LED 驱动器会通过短路关闭灯串。然后，MCU 将向其他灯串注入更多电流以产生相同的亮度。

如果升压输出电压低。故障管脚再次提醒MCU，MCU读取I 2 C寄存器得知升压电压偏低。通常，输出电容对地短路，或者 LED 对地短路。前保护装置，例如 PGATE，将打开。在这种情况下，仪表板仅显示重要消息，例如速度或发动机温度。

使用打开的启用引脚进行故障安全操作。当启用引脚打开而 FEN 仍为高电平时，LED 驱动器电流回落至默认设置。MCU 可以通过 I 2 C 调节电流。

MAX20446 6通道、I 2 C LED驱动器具有高压DC-DC控制器和电池断路功能，是满足讨论标准的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，提供多串高亮度 （HB） LED 所需的电压。I 2 C 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汽车中变得越来越突出，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、高性能的汽车显示器。

审核编辑：郭婷