什麼是功能安全的ADI產品?

2021年02月17日

文章來源

Macnica Engineer

什麼是功能安全的ADI產品?

什么是功能安全

功能安全(Functional Safety)是導⼊安全功能以確保實現可接受的安全級別的一種方式。

IEC61508是基於功能安全制定的工業設備設計標準。以IEC61508為基礎，制定了適用於汽車ISO26262和可編程控制器IEC61131-6等多個行業的標準。

作為功能安全規格，其他還有ISO13849和DO178B/DO254等，但它們不是IEC61508派生成的。

功能安全規格的示例(來源:ADI "IC中的功能安全")

功能安全與SIL的關係

安全完整性級別(Safe Integrity Level，SIL)定義了安全功能實現的降低風險級別，並且是系統安全功能的標準。

IEC61508將SIL分為1至4的4個階段，每上升1個階段安全性就會提高。

功能安全規格還有其他相當於SIL的標準。例如，汽車適用於ASIL(Automotive Safety Integrity Levels)和ISO13849。 ASIL性能級別(PL) A～E可對應SIL1～SIL3。

各個應用領域規定的安全度水平的大致對應(來源:ADI "IC中的功能安全")
IEC 61508 SIL	ISO 26262 ASIL	航空電子設備水平	ISO 13849 PL	原子能類別
1	A	D	b \| \| e ー	A \| \| \| C
2	B	C
3	C/D	B
4	-	A

功能安全所需的診斷功能

在IEC61508中，Probability of Failure on Demand(按需求故障概率)和PFH(Probability of Failure per Hour:每小時故障概率)的2個概率作為目標使用。 PFD適用於一直保持待機狀態直到有事件觸發的系統例如安全氣囊，而PHF適用於經常運行的系統。

各標準的粗略對應(來源:Analog Dialogue 51-02)
PFD	PFH	標準
PFD	PFH	IEC 61508 SIL	汽車 ISO 26262 ASIL	航空電子設備水平
0.1 ～ 0.01	10̄⁵～ 10̄⁶	1	A	D
0.01 ～ 0.001	10̄⁶ ～ 10̄⁷	2	B	C
0.001 ～ 0. 0001	10̄⁷ ～ 10̄⁸	3	C/D	B
0.0001 ～ 0.00001	10̄⁸ ～ 10̄⁹	4	-	A

在IEC61508中，安全故障分數(Safe Failure Fraction，SFF)是一個最低的診斷覆蓋範圍的服務級別。考慮安全側和危險側故障的SFF與忽略安全側故障的DC(診斷覆蓋率)相關，但這是一個不同的指標。
可以使用定量的FMEA(失效模式和效果分析)或FMEDA(故障模式影響分析)來測量實現的診斷功能是否正確地工作。

DC（診斷覆蓋率）越高，未檢測到故障的概率就越低。如果系統的診斷覆蓋率為99%，則可以達到SIL3。如果是90%的話SIL2、60%的話SIL1。

實現高診斷覆蓋率的一種方法是在組件級別上實現冗餘。在這種情況下，錯誤檢測不是直接進行的，而是通過比較應該相同的兩個(或更多個)輸出而間接進行的。但是，採用這種方法可能會增加系統的耗電量和最終成本。

ADI提供可靠性和診斷功能兼具的產品組合，有助於實現低功耗和控制成本增加的功能安全。