[发明专利]具有用于电源和信号线的集成保护的独立安全隔离区域

说明书

本文公开了具有用于电源和信号线的集成保护的独立安全隔离区域。一种具有操作诸如阀门驱动器的车辆组件的主逻辑的单个集成电路芯片。与芯片内的主逻辑隔离的是用于验证主逻辑的正确操作的安全区域。安全区域由内部电压调节器生成的内部调节电压在内部供电，该内部电压调节器从外部电压生成内部调节电压，同时防止传递外部电压的外部线路的短路。该安全区域包括保护电路，该保护电路将外部模拟信号的电压电平向下移动以在安全区域内进行监测，该保护电路用于防止传递外部模拟信号的外部线路的短路。

技术领域

本公开涉及测试电路领域，并且特别涉及集成电路芯片内专用“安全区域”内的测试电路，该测试电路由受保护的内部集成电压电源供电并具有保护电路以保护输入信号线免受对高电压的短路。

背景技术

现代车辆越来越多地配备有各种安全系统，特别是考虑到这样的现代车辆越来越多地利用线控驱动控制来接收驾驶员输入的事实。例如，代替车辆的方向盘、制动踏板和油门踏板机械地连接到用于控制车辆的液压或电缆系统，这样的控制中的一个或多个可以连接到传感设备，该传感设备将驾驶员的意图传送到控制器，该控制器进而实现驾驶员的意图，潜在地对安全性进行修改。

例如，当驾驶员压下油门踏板以请求将旋转扭矩施加到车辆的驱动轮时，代替油门踏板操作机械地操作车辆发动机的组件(例如，节气门叶片)的电缆，油门踏板可以与传感器设备协作以生成最终提供给变速器控制器和节气门叶片控制器的电输出。例如，变速器控制器进而控制车辆的变速器，例如通过致动控制变速器档位的换档的阀驱动器来控制车辆的变速器。由于该变速器控制器实际上控制变速器而不是驱动器，因此期望执行故障检测以确定控制器是否正确操作。

由于这种对线控车辆控制的安全性的要求，ISO 26262标准被发展为包括汽车安全完整性水平(ASIL)风险分类方案。ASIL水平范围从ASIL-A(最低)到ASIL-D(最高)。ASIL水平由三个因素(即，故障的严重程度、发生故障的概率和控制故障的影响的能力)决定。

对于直接控制车辆的运动的车辆组件，诸如传动和制动系统，ASIL-D适用并且不仅要仔细检测故障而且还要检查和验证用于检查这些故障的电路和组件是否正常操作。

在ASIL-D下对变速器控制器最常见的要求之一是保证功率级的安全关断，诸如可以包括故障安全预驱动器和阀门驱动器。即使在通常经由功率级中的逻辑核心与模拟驱动器块之间的交互来实现的公共关断路径由于故障而不工作的情况下，也要保证关断。为此，通常实现冗余关断路径和冗余关断电路。这种冗余的关断路径通常集成在通过深沟槽隔离隔离的保护区域内。该保护区域通常被称为“安全区域”。

在图1中可以看到一个这样的布置。这里，车辆系统10包括与安全区域12内的安全电路13通信的主逻辑11，诸如变速器控制器。安全电路13确定主逻辑11是否正确操作，并在检测到故障的情况下提供替代的关断路径。

安全区域12内的安全电路13将完全独立于主逻辑11和集成电路芯片10内的其他功能而操作，并且因此，它们的设计除其他特征外包括独立隔离电压。目前的设计通过将进入安全区域12的供给线与集成电路芯片10的其余部分完全隔离来实现这一目的，因此需要单独的隔离电源引脚以避免故障，该故障能够影响安全区域12和由安全区域12驱动的块两者，并且涉及用于隔离供给线的大量管芯区域。虽然这确实解决了问题，但对于某些应用程序来说，缺点是不期望的，因此需要对这一领域进行额外的开发。

发明内容