[發明專利]一種安全級DCS電源多樣性檢測方法

在審

• 申請號: 201611233761.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106772122A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 魏濤濤;胡義武
• 申請（專利權）人: 中核控制系統工程有限公司
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 張雅丁

技術領域

本發明屬于分析及測量控制技術領域，具體涉及一種安全級DCS電源多樣性檢測方法。

背景技術

在以MCU或者FPGA為核心的DCS系統中，MCU和FPGA的供電電源及其診斷功能極為重要。大多數設計中，并沒有電源診斷功能，一旦電源異常，板卡就停止工作。外部的控制器通過協議來診斷板卡故障，如果控制器的處理器電源發生異常，需通過冗余控制器方式診斷。在這種情況下，電源異常的板卡處于失控狀態，可能會影響數據通訊、安全級IO功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種安全級DCS電源多樣性檢測方法，通過多樣化電源檢測技術，提前發現電源異常，通知診斷處理器，關閉總線，使板卡進入故障安全模式，最后錯誤報警。

本發明的技術方案如下：

一種安全級DCS電源多樣性檢測方法，適用于執行安全級功能的主處理器和執行診斷功能的診斷處理器，其特征在于：電源故障時診斷處理器報警，并強制主處理器進入故障保護模式，采用電源模塊自檢和外部檢測兩種手段來實現安全級DCS電源系統的多樣化檢測，避免共因故障；

所述的電源模塊自檢為DC-DC開關電源轉換模塊都具備輸出電壓比較檢測功能，反饋調節輸出電壓，電源模塊具有N個PWR_GOOD電源自檢信號輸出；

所述的外部檢測采用專用的電源檢測芯片，包括多路電平檢測芯片，芯片輸入檢測電源，輸出OV信號、UV信號；

所述的OV信號為過壓信號，UV信號為欠壓信號；

將PWR_GOOD信號和OV信號、UV信號一起送給獨立電源的診斷處理器，當任何一路故障信號有效時，即使此時主處理器還沒有工作異常，診斷處理器也啟動錯誤保護機制，一直復位主處理器直到電源正常，關閉IO接口和通訊接口，發出錯誤報警信息。

所述的N≥1。

進行模塊自檢，當輸出電壓低于設定值的90％，PWR_GOOD信號拉低，指示電源異常。

進行模塊自檢，開關電源轉換模塊內部通過一個比較器來判斷輸出電壓是否達到設定閾值，比較壓差，通過調節PWM脈寬去調整輸出電壓，同時輸出一個PWR_GOOD信號，指示輸出電壓是否達到閾值。

當輸出電壓異常時，PWR_GOOD信號被拉低，指示電源故障。

進行外部檢測，所述的芯片輸入四路檢測電源，檢測電源經過一個分壓網絡到地，所述的分壓網絡由三個電阻組成，中間電阻的兩端分別是VH電平和VL電平。

當檢測電源過壓時，VH電平高于0.5V，OV信號拉低；當檢測電源欠壓時，VL電平低于0.5V，UV信號拉低。

通過設置分壓網絡，自由調節電源檢測范圍，根據不同需要，實現±5％～±10％檢測范圍。

本發明的顯著效果在于：

(1)本發明方法可靠，進行電源檢測及時，檢測結果精確。

(2)本發明方法提供了一種獨立的電源異常處理方法。

附圖說明

圖1為電源檢測框圖；

圖2為專用電源檢測電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，一種安全級DCS電源多樣性檢測方法，適用于執行安全級功能的主處理器和執行診斷功能的診斷處理器，兩者獨立設計，根據IEC61508-7技術措施描述，主處理器的電源診斷是重要部分。電源故障時診斷處理器報警，并強制主處理器進入故障保護模式，采用電源模塊自檢和外部檢測兩種手段來實現安全級DCS電源系統的多樣化檢測，避免共因故障。

電源模塊自檢：DC-DC開關電源轉換模塊都具備輸出電壓比較檢測功能，反饋調節輸出電壓。電源模塊具有N個PWR_GOOD電源自檢信號輸出，N≥1。以凌特公司的LTM4615模塊為例進行模塊自檢，當輸出電壓低于設定值的90％，PWR_GOOD信號拉低，指示電源異常。具體過程為：開關電源轉換模塊內部通過一個比較器來判斷輸出電壓是否達到設定閾值，比較壓差，通過調節PWM脈寬去調整輸出電壓，同時輸出一個PWR_GOOD信號，指示輸出電壓是否達到閾值；當輸出電壓異常時，PWR_GOOD信號被拉低，指示電源故障。

外部檢測：采用專用的電源檢測芯片，包括多路電平檢測芯片，如圖2所示，以凌特公司的多路電源檢測芯片LTC2914為例，芯片輸入四路檢測電源，輸出OV信號、UV信號。所述的OV信號為過壓信號，UV信號為欠壓信號。