在电子、电气和可编程电子安全相关系统（SRS）中，电源监视器等诊断功能对于识别危险故障起着关键作用。尽管依据 IEC 61508 标准的现行修订版本，此类器件并非必须达到功能安全等级，但在设计 SRS 时采用符合功能安全的器件，能带来多方面的显著优势。本系列文章着重探讨如何通过高性能电压监控电路实现工业功能安全合规，本文作为系列的第二篇，将深入分析采用符合功能安全标准的诊断功能对于合规性的重要意义，具体涵盖故障模式、影响和诊断分析（FMEDA）信息的可用性、集成安全特性、片内诊断、满足即将发布的 IEC 61508 修订版本的要求、其他标准考量以及外部评估机构的观点等六大主题，以此凸显使用 MAX42500 等 SIL 级电源监视器的好处。
　　本系列部分强调了诊断活动对于满足基本功能安全标准在定性和定量方面的重要意义。从定性角度看，无论安全完整性等级（SIL）如何，电源监视器的实施都是必要的；从定量要求来讲，主要涉及可靠性预测和架构约束两个方面。可靠性预测用于评估系统发生危险故障的平均概率，可分为低需求工作模式下需要时发生危险故障的平均概率（PFDavg）和高需求工作模式下每小时危险故障的平均频率（PFH），本文主要围绕 PFH 展开讨论。架构约束则受到安全失效比率（SFF）和冗余要求的影响。集成诊断功能后，可通过识别随机硬件故障来提升这些指标。在设计过程中，由于 SIL 等级是在系统级确定的，所以可以选用任何符合必要技术规格的监控 IC。
　　鉴于安全生命周期的严格要求，实施安全项目相较于非安全项目往往需要投入更多的精力。此时，采用根据 IEC 61508 开发的器件是一种有效的策略，能够缩短项目时间线并提高功能安全合规性。尽管这并非强制要求，但该方法具有超越基本功能安全标准要求的多项优势，具体体现在以下几个方面。
　　首先，符合 IEC 61508 标准的电源监视器包含安全手册，其中详细记录了故障模式、影响和诊断分析过程（FMEDA）。该过程通过检查系统的故障模式，旨在识别潜在故障原因及其对系统的影响。无论是在器件层面还是系统层面应用，FMEDA 都有助于证明器件符合 IEC 61508 等功能安全标准，同时满足其定性和定量要求。IEC 61508 - 2:2010 对安全手册的合规项要求进行了概述，在这些信息的支持下，IC 集成商能够更便捷地完成 FMEDA。系统架构师可直接利用安全手册中提供的故障率来创建系统级 FMEDA，若器件 FMEDA 的假设与系统设计人员的用例存在差异，还可对现有分析文档进行调整，以便重新计算并在系统级进一步分析。
　　其次，为应用选择合适的部件时，通常需要综合考虑器件成本、电路板尺寸、系统操作和特性等因素。而功能安全合规性还涉及复杂的安全分析，如 FMEDA 中的安全分析。高度集成的部件能够缩小电路板尺寸和减少器件数量，同时简化系统的 FMEDA。分立解决方案包含更多器件，在分析时需要更全面地考虑故障模式和故障率；而符合功能安全标准的集成解决方案在 FMEDA 文档中的提及相对较少。例如，MAX42500 作为 SIL 3 级器件，整合了多个独立部分的功能，其 FMEDA 中已提供 lambda 值，从而简化了系统 FMEDA 所需的分析和计算。
　　再者，根据 IEC 61508 开发的器件具备特定 SFF、λDU（未检测到的危险故障率）和系统能力。得益于片内诊断功能，与不合规器件相比，其在 PFDavg 和 / 或 PFH 方面的可靠性显著提高。这些诊断功能旨在限度地减少部件开发时已考虑但未被检测到的危险故障，以达到 SIL 标准。例如 MAX42500，该高度集成的器件具有多个模块和引脚，并配备诊断功能，能够识别可能影响这些器件的随机硬件故障。合规的器件性能更优，未检测到危险故障的概率更低，还能使系统在 PFH 预算分配上更加灵活。
　　另外，目前基本功能安全标准 IEC 61508:2010 并未强制要求基于非冗余系统的诊断进行诊断，也不强制要求系统能力（SC）比诊断安全功能要求低。然而，即将发布的标准修订版本预计将引入多项重大变更，如明确警告慎用片内诊断来检测同一芯片上的故障（除非 IC 是按照 IEC 61508 开发的）、潜在故障指标要求与汽车 ISO 26262 标准保持一致、针对诊断功能的特定 SFF 以及诊断电路的 SC 要求等。因此，使用按照 IEC 61508 开发的 IC（如 MAX42500）更能适应未来发展，为这些潜在更新做好准备。
　　同时，系统设计人员若希望其产品能在特定国家 / 地区使用，必须确保遵守相应的法律法规。各个国家 / 地区的安全法规存在差异，许多国家 / 地区所采用的 IEC 61508 标准均进行了本地化调整，如澳大利亚的 AS 61508、英国的 BS EN 61508 和加拿大的 CSA 61508 等。随着基本功能安全标准的修订，相关行业特定标准和国家 / 地区法律法规预计也会相应更新。值得注意的是，一些国家 / 地区，尤其是欧盟地区，强制要求使用 SIL 级监视器。这源于《欧盟机械指令 2006/42/EC》“使用建议”，该建议要求单通道系统配备 SIL 级监视器。

　　，在功能安全评估方面，如果应用的 SIL 等级要求较高，就需要更强的独立性。功能安全评估所需的独立程度基于后果或 SIL/SC 要求而变化，独立程度要求由独立组织（如外部评估机构）来验证功能安全合规性。以 T?V S?D 和 Exida 为例，这两个独立评估机构都强调了诊断在功能安全合规性中的地位。选择 SIL 级监视器不仅可以提高功能安全合规性，还能缩短外部评估时间，加速过程。