一种安全控制器的制作方法

本实用新型涉及控制器，尤其涉及一种安全控制器。

背景技术：

控制器vehicle control unit(简称VCU，电子控制单元)是现代高自动化程度非道路机器设备必然搭载的设备，是实现控制策略的核心部件，犹如大脑之与人体。VCU硬件采用标准化核心模块电路和VCU专用电路(传感器采集等)设计；处理器技术的发展，VCU从基于16位向32位处理器芯片逐步过渡，32位已成为业界的主流产品。但是随着软件与硬件的复杂程度增加，人们对机器的安全性要求也越来越高，引入了安全功能性标准IEC 61508《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》作为系统安全功能性要求和安全完整性要求。

在现有技术中，VCU硬件采用标准化核心模块电路(16/32位主处理器、电源、存储器、CAN)集成输出模块，所以整个输出都由单一芯片控制，单一芯片限于成本因素必然导致每小时失效概率无法满足SIL2等级要求的10^-7至10^-6。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种安全控制器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种安全控制器，其包括：主芯片、从属芯片以及场效应管，

所述主芯片的第一端以及所述从属芯片的第一端均与所述场效应管的第一端连接，所述主芯片的第二端与所述从属芯片的第二端连接。

本实用新型的有益效果是：通过设置主芯片和从属芯片，由从属芯片控制主芯片输出的脉冲宽度调制信息，降低输出控制的失效概率，提高安全等级。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，还包括：第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻的一端以及所述第二电阻的一端均与所述从属芯片的第一端连接，所述第一电阻的另一端连接电源，所述第二电阻的另一端接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一电阻以及第二电阻的设置，用于为从属芯片提供保护作用，防止电压过高烧毁从属芯片。

进一步地，所述主芯片与所述从属芯片通过串行外设接口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：主从芯片通过SPI(串行外设接口，Serial Peripheral Interface)进行通信，由从属芯片完成对主控芯片PWM输出的控制，通过这种架构方式将有效降低输出控制的失效概率从而提升安全等级。

进一步地，还包括：放大器，所述从属芯片的第一端通过所述放大器与所述场效应管的第一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：放大器的设置，用于放大从属芯片发出的指令，便于场效应管识别相关指令并进行相应的操作。

进一步地，所述放大器为倒相放大器。

采用上述进一步方案的有益效果是：放大器的设置，用于放大从属芯片发出的指令，便于场效应管识别相关指令并进行相应的操作。

进一步地，所述场效应管的第二端与第一输出端连接。

进一步地，还包括：第三电阻，所述场效应管的第二端通过所述第三电阻与第一输出端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第三电阻的设置，用于保护场效应管，提高电路的可靠性。

进一步地，还包括：第四电阻以及电流监控器，所述第四电阻与所述第三电阻并联，所述电流监控器的第一端与所述第三电阻的一端连接，所述电流监控器的第二端与所述第三电阻的另一端连接，所述电流监控器的第三端连接电源，所述电流监控器的第四端与第二输出端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：电流监控器的设置，用于检测场效应管的输出电流，为系统提供实时反馈。

进一步地，还包括：第五电阻、第一电容以及第二电容，所述电流监控器的第四端通过所述第五电阻与第二输出端连接，所述第一电容的一端与所述第二输出端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的一端与所述电流监控器的第三端连接，所述第二电容的另一端接地。

采用上述进一步方案的有益效果是：第五电阻和第一电容的组合，一方面二者组合起到低通滤波的功能，保留低频信号，防止电路中的重要信号流失，同时防止接地端的干扰信号进入电路中，另一方面用于保护电流监控器。第二电容的设置，用于防止接地端的干扰信号进入电路中。

进一步地，还包括：稳压二极管，所述场效应管的第二端通过所述稳压二极管连接电源。

采用上述进一步方案的有益效果是：稳压二极管的设置，用于稳定电压，提高安全控制器的可靠性。

本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性结构框图之一。

图2为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性结构框图之二。

图3为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性电路结构图。

附图标号说明：1-壳体；2-主芯片；3-从属芯片；4-场效应管；5-第一输出端；6-稳压二极管；7-放大器；8-第一电阻；9-第二电阻；10-第三电阻；11-第四电阻；12-电流监控器；13-第二输出端；14-第五电阻；15-第一电容；16-第二电容。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型实施例针对目前大部分控制器架构不满足SIL 2要求而对VCU芯片架构进行了改进，以期不更换SBC(系统基础芯片)的低成本升级改造方案。

如图1至图3所示，图1为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性结构框图之一。图2为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性结构框图之二。图3为本实用新型实施例提供的一种安全控制器的示意性电路结构图。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种安全控制器，其包括：主芯片2、从属芯片3以及场效应管4，所述主芯片2的第一端以及所述从属芯片3的第一端均与所述场效应管4的第一端连接，所述主芯片2的第二端与所述从属芯片3的第二端连接。

上述结构中，还可以包括：壳体1，所述主芯片2、所述从属芯片3以及所述场效应管4均设置在所述壳体1中。

其中，所述主芯片2与所述从属芯片3通过串行外设接口连接。主芯片和从属芯片通过SPI(串行外设接口，Serial Peripheral Interface)进行通信，由从属芯片完成对主控芯片PWM(脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)输出的控制，通过这种架构方式将有效降低输出控制的失效概率从而提升安全等级。

本实用新型实施例提供的安全控制器满足IEC 61508SIL2等级的安全控制器。

具体地，本实用新型提供了一种VCU芯片架构，包括32位主芯片2和8位从属芯片3，还包括场效应管4。主芯片2的型号可以为Fujitsu Cortex M3-32bit，从属芯片3的型号可以为NXP mc9s08pa8vtg-8bit，从属芯片3作为安全芯片，主从芯片2通过SPI(SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface))进行通信，由从属芯片3完成对主控芯片PWM输出的控制，通过这种架构方式将有效降低输出控制的失效概率从而提升安全等级。场效应管4的型号可以为VND14N。

其中第一输出端由从属芯片3控制，当主芯片和从属芯片之间的校验异常或者通讯异常的情况下，从属芯片3给出拉低信号，从而关闭VND14N场效应管4，从而第二输出端就会切断，本实用新型也是通过这种途径使得输出控制的安全系数得到提升，也使得该控制器架构满足安全型控制器的架构。

此外，所述场效应管4的第二端与第一输出端5连接。还可以包括：稳压二极管6，所述场效应管4的第二端通过所述稳压二极管6连接电源。稳压二极管6的设置，用于稳定电压，提高安全控制器的可靠性。稳压二极管的型号可以为MBRS360T3。

还可以包括：放大器7，所述从属芯片3的第一端通过所述放大器7与所述场效应管4的第一端连接。放大器7的型号可以为U40。所述放大器7可以为倒相放大器。放大器7的设置，用于放大从属芯片发出的指令，便于场效应管识别相关指令并进行相应的操作。

通过设置主芯片和从属芯片，由从属芯片控制主芯片输出的脉冲宽度调制信息，降低输出控制的失效概率，提高安全等级。

还可以包括：第一电阻8以及第二电阻9，所述第一电阻8的一端以及所述第二电阻9的一端均与所述从属芯片3的第一端连接，所述第一电阻8的另一端连接电源，所述第二电阻9的另一端接地。

第一电阻8以及第二电阻9的设置，用于为从属芯片提供保护作用，防止电压过高烧毁从属芯片。

其中，第一电阻8和第二端电阻9的阻值为80欧姆，

还可以包括：第三电阻10，所述场效应管4的第二端通过所述第三电阻10与第一输出端连接。第三电阻10的设置，用于保护场效应管，提高电路的可靠性。第三电阻的阻值可以为10欧姆。

还可以包括：第四电阻11以及电流监控器12，所述第四电阻11与所述第三电阻10并联，所述电流监控器12的第一端与所述第三电阻10的一端连接，所述电流监控器12的第二端与所述第三电阻10的另一端连接，所述电流监控器12的第三端连接电源，所述电流监控器12的第四端与第二输出端13连接。电流监控器的设置，用于检测场效应管的输出电流，为系统提供实时反馈。第四电阻的阻值可以为43欧姆，电流监控器的型号可以为AD8211YRJZ。

还可以包括：第五电阻14、第一电容15以及第二电容16，所述电流监控器12的第四端通过所述第五电阻14与第二输出端连接，所述第一电容15的一端与所述第二输出端13连接，所述第一电容15的另一端接地，所述第二电容16的一端与所述电流监控器12的第三端连接，所述第二电容16的另一端接地。第五电阻14的阻值可以为24欧姆，第五电阻14的设置，用于保护电流监控器。第五电阻和第一电容的组合，一方面二者组合起到低通滤波的功能，保留低频信号，防止电路中的重要信号流失，同时防止接地端的干扰信号进入电路中，另一方面用于保护电流监控器。第二电容的设置，用于防止接地端的干扰信号进入电路中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。