基于IEC 61508设计的ADI 芯片如何提升功能安全与系统可靠性

在工业自动化、汽车电子等对安全性要求极高的应用中，功能安全标准IEC 61508已成为关键设计依据。按照该标准开发的功能安全器件，不仅具备明确的安全失效分数（SFF）和未检测到的危险故障率（λDU）指标，还通过集成片上诊断机制显著提升了系统的整体可靠性，尤其在平均失效概率（PFDavg）和每小时失效概率（PFH）方面表现突出。

ADI代理授权、原厂货源 - 深圳市中芯巨能电子有限公司将以以ADI旗下的MAX42500为例，这款高度集成的模拟前端芯片专为满足IEC 61508 SIL等级要求而设计，集成了多个功能模块与引脚，并内置诊断机制，可有效识别可能影响系统运行的随机硬件故障。相比不具备此类诊断能力的传统器件，MAX42500能够大幅降低未被检测到的危险故障概率，从而提高系统的功能安全水平。如需MAX42500产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

从图1所示的功能框图可见，MAX42500不仅整合了电源监控、信号调理、接口通信等核心模块，其诊断架构也覆盖了各个关键子系统，确保故障能被及时识别并处理。这种设计理念延续了第一部分中提到的高性能电压监控器（如电源监视器）在改善故障检测、提升系统完整性方面的优势。

图1

功能安全指标优化：PFH预算分配示例分析

图2展示了一个符合IEC 61508标准的安全相关系统中的典型PFH预算分配情况。可以看出，在采用具备高诊断覆盖率的合规器件后，未检测到的危险故障比例显著下降，这直接带来了两个好处：

图2

系统整体PFH值更低，即单位时间内发生危险失效的概率更小；

其他子系统可获得更高的PFH配额，为系统设计提供了更大的灵活性。

这一特性对于构建复杂的安全相关系统尤为重要，尤其是在非冗余架构中，合理配置诊断型IC有助于实现更高层级的安全目标（如SIL-2或SIL-3）。

IEC 61508修订版趋势：诊断要求将更加严格

当前版本的IEC 61508:2010并未强制要求非冗余系统必须使用诊断功能，也不强制规定诊断电路需具备特定系统能力（SC）。然而，即将发布的修订版本预计将引入多项重要变更，包括：

明确指出：除非IC是按照IEC 61508开发，否则不建议依赖片内诊断来检测同一芯片上的故障；

引入与ISO 26262（汽车功能安全标准）一致的潜在故障指标要求；

对诊断功能提出具体的SFF要求；

规定诊断电路的系统能力等级应匹配所支持的安全功能等级。

这些变化意味着未来的设计将更依赖于真正符合IEC 61500标准的器件。因此，选择像MAX42500这样基于IEC 61508开发、具备完整诊断能力的IC，不仅能帮助当前项目达到功能安全目标，还能提前适配新标准带来的技术挑战。

随着IEC 61508标准不断演进，工程师在选型时不仅要关注基本性能参数，还需重点评估器件是否具备完善的诊断机制、是否符合标准开发流程。采用具备SFF、λDU指标明确且集成诊断功能的IC，将成为提升系统安全性、简化认证流程、适应未来标准升级的关键策略。