堅固的接觸式監(jiān)視器簡化了車身控制計算機的設計

介紹

MAX13362為24通道汽車開關監(jiān)視器。為了避免增加大量外部元件，因為增加應用成本，并可能使可靠的接觸電阻測量更加困難，MAX13362經過精心設計，具有魯棒性。該器件可監(jiān)控汽車中 24 個遠程開關的狀態(tài)，同時承受汽車瞬變，并在許多異常的汽車測試條件下表現良好。由于設備與車輛中的遠程開關接口，因此它直接受到汽車線束中觀察到的所有瞬變的影響。

本文記錄了MAX13362在汽車ECU級測試中遇到的許多情況下的反應。以下各節(jié)介紹了此處描述的情況：

接地/電源連接丟失

電池反接條件

接地和電源轉換

測試設計設置

以下測試數據是使用圖1的簡化應用電路生成的。MAX13362連接兩個外部電池連接開關和兩個外部接地開關。MAX15007線性穩(wěn)壓器為IC的數字部分和本地微控制器提供穩(wěn)壓。連接到接地開關的引腳通過47nF電容旁路接地。連接到電池連接開關的輸入具有100Ω的額外串聯(lián)電阻，這是在電池線路上更苛刻的瞬變期間限制輸入電流所必需的。用于讀寫SPI?信息的微控制器是MAXQ2000，工作在3.3V電源。開關 S接地和 S與用于在測試期間斷開相應的MAX13362引腳。電壓源VSB和VSG分別允許電池電壓和接地的轉換。

在測試過程中特別注意：1）由于電壓差異可能產生的不希望的漏電流;2）SPI通信是否可行;3） 交換機狀態(tài)報告正確還是不正確。所有測試均在14V的電池電壓下進行。

圖1.MAX13362測試電路

1. 接地/電源連接丟失

根據外部開關是開路還是閉合（從而將IC輸入引腳連接到電池或接地），接地和/或電源連接丟失可能導致許多不同的情況。

1.1. 失地

當發(fā)生接地丟失時（例如，由于焊點不良），一個或多個外部開關打開或短路到電池或機箱接地時，可能會發(fā)生這種情況。因此，需要考慮許多不同的地面損失情況：

1.1.1. 打開所有開關

以正常方式上電后，IC接地引腳斷開，觀察到GND引腳向上浮動至約0.5V。這使得SPI接口看起來工作正常，盡管邏輯電平為0.5V。根據處理器預期的邏輯電平，這種情況可能導致錯誤讀取，即處理器將0.5V解釋為邏輯高電平。即使SPI接口報告正確的輸出字（0xC0000000），也可能發(fā)生此錯誤，從而表明所有開關確實都已斷開（圖2）。在此測試期間未觀察到電源電流增加。當接地連接恢復時，MAX13362工作正常。

圖2.SPI回讀顯示地面偏移。通道 1 = CS;通道 2 = CLK;通道 3 = SDO（數據）。

1.1.2. 至少有一個輸入連接到機箱接地

該測試也是通過在MAX13362上電并正常配置后斷開接地來進行的。SPI讀取報告所有交換機均打開。如之前的測試所示，邏輯接口上的接地電平向上移動了約600mV。當接地連接恢復時，MAX13362工作正常。

1.2. 輸入連接到電池電壓時的功率損失

為了執(zhí)行此測試，VS引腳與電源斷開，IN1短路至電池電壓。進入IN1引腳的電流保持在漏電流水平，因此表明VS節(jié)點未被拉上拉。這種配置避免了MAX13362或任何連接的電路在未知和不可預測狀態(tài)下上電的問題。電流進入VDD也觀察到引腳沒有變化。在這種模式下，從SPI接口讀取數據會產生0x00000000，因為MAX13362的高壓部分被關斷。這些結果表明，如果微控制器在MAX13362處于這種狀態(tài)時讀取數據，則微控制器可以很容易地確定存在故障。

1.3. 一個輸入接地時的接地和功率損耗

在該測試中，MAX13362的VS和GND引腳均斷開，其中一個輸入通過開關接地。顯然，MAX13362在這種情況下不能正常工作，但除了漏電之外，輸入電流沒有增加。從SPI接口讀取再次產生0x00000000，這向微控制器發(fā)出故障信號。

1.4. 一個輸入連接到電池電壓時的接地和功率損耗

MAX13362的接地和VS引腳仍然斷開時，其中一個輸入端連接到電池電壓。與上面的測試1.2類似，輸入電流沒有明顯增加。VS引腳保持在0V。正如預期的那樣，從SPI接口讀取導致0x00000000。

1.5. 一個輸入連接到電池，一個輸入接地時接地和電源損耗

該測試旨在確保MAX13362在輸入端連接到電池而另一路接地時不會上電。預期結果得到確認：VS保持在0V，當讀取MAX13362時，報告0x00000000。

2. 電池反接條件

當汽車電池連接不正確時，汽車系統(tǒng)會暴露在電池反接的情況下。汽車中的電子設備需要長時間忍受這種情況，直到不幸的車主（或機械師）意識到有些事情不對勁。保護汽車電子設備的標準方法是使用電池反接二極管，該二極管在電池反接情況下僅阻止電流流動。使用MAX13362時，VS引腳確實以這種方式受到保護。但是，根據外部開關的狀態(tài)，MAX13362可能會暴露在負電壓下。為了找到MAX13362的弱點，在電池反接條件下進行了多次測試。

2.1. 所有開關打開的情況下反向電池

這是最不危險的條件。MAX13362很容易經受住考驗，因為沒有異常電壓施加到它上面。

2.2. 一個輸入接地的反向電池

該測試同樣是相對良性的，因為MAX13362的引腳沒有施加意外電壓。雖然MAX13362沒有，但實際上無法正常工作，它沒有損壞。

2.3. 一個輸入連接到電池的反向電池

對于MAX13362來說，這可能是一個危險的情況，因為當MAX13362不上電時，其輸入端會施加負電壓。輸入絕對最大額定值為-0.3V的典型IC將無法承受這種情況。然而，MAX13362采用特殊的輸入結構，沒有通常的二極管接地。這種設計使其能夠毫發(fā)無損地承受這種情況。雖然反向輸入端的輸入電流保持“類似漏電”，但MAX13362可以長時間承受這種情況。本測試中的SPI讀數導致0x00000000。

2.4. 反向電池，一個輸入接地，一個連接到電池

進行了該測試，預期結果與先前的測試（第2.3節(jié)）相似。事實上，情況確實如此。沒有測量到增加的輸入電流，SPI讀數產生0x00000000。

3. 接地和電源轉換

連接到MAX13362的開關通常是遠程的。因此，當本地和遠程接地（開關處）或本地和遠程電源電壓之間存在差異時，IC繼續(xù)正常工作非常重要。這些差異是由于大電流流過車輛接地和電源接線的有限電阻（和電感）而發(fā)生的。許多汽車制造商規(guī)定，接地和電源換檔為1V或更高時應保持正常運行。通過以下測試確定MAX13362對地和電源偏移的靈敏度。測試還試圖確定接地或電源偏移在什么水平上成為問題，即給出不正確的開關狀態(tài)讀數。

3.1. 負地面偏移

在測試中，MAX13362和本地微處理器的接地相對于開關地以500mV的步長負偏移，以觀察可能的開關狀態(tài)錯誤變化。測試是在一臺接地開關和一個電池連接開關閉合的情況下進行的。即使接地偏移高達-5V，也沒有報告不正確的開關狀態(tài)。在整個測試過程中，所有SPI操作都完美無缺。

3.2. 正地面偏移

該測試是用一個封閉的接地連接開關和一個封閉的電池連接開關進行的。當接地偏移為3.2V時，接地連接的開關被錯誤地報告為“開路”。出現此錯誤是因為本測試中使用的MAX13362的輸入門限接近3.2V。正確報告電池連接開關的狀態(tài)，接地偏移量為5V。在此測試期間，所有SPI操作均正常工作。

3.3. 電池連接開關上的電池正電壓偏移

在該測試中，提供給外部（閉合）電池連接開關的電壓相對于通過電池反接保護二極管提供給MAX13362的電池電壓增加。目的是確保沒有異常電流流入受影響的輸入，并且MAX13362可以正確確定開關狀態(tài)。電壓偏移以500mV的步長增加，最高可達5V。未觀察到故障。SPI讀取的開關狀態(tài)始終正確。此外，無法測量輸入電流的增加。

結論

此處進行的測試均未損壞MAX13362。數據證實，MAX13362 IC非常堅固，符合其設計預期。表 1 總結了本文中描述的測試結論。

另外進行了ECU測試，MAX13362按預期工作。它 始終如一地提供強大的汽車開關接口。

審核編輯：郭婷