運用安全事項應用筆記實現安全設計——第4部分：如何使用功能安全型元件

作者：ADI 資深功能安全工程師 Bryan Angelo Borres

摘要

本系列的最後一部分重點介紹在安全關鍵型應用中(例如在需要符合工業功能安全標準的應用)，採用ADI功能安全(FS)型元件所帶來的優勢。

什麼是功能安全型元件？

ADI的工業功能安全(FS)產品系列包含四類元件，如表1所示。所謂功能安全型元件，是指如下的標準積體電路(IC)或產品：本身並不符合任何功能安全標準，但憑藉所具備的功能與特性1和廣泛應用經驗，外加可透過安全應用筆記獲得的功能安全檔案，被ADI推薦用於功能安全場景。

表1：ADI工業功能安全產品類型2,3,4
功能安全類別1 功能安全型 經過功能安全評估 符合功能安全標準 已獲功能安全認證
功能安全能力 支援在系統層面實現功能安全 在元件層面符合功能安全標準
ADI品質管制 • • • •
可靠性預測 • • • •
失效模式分佈 • • • •
接腳失效模式與影響分析(FMEA) • • • •
失效模式、影響和診斷分析(FMEDA)   • • •
安全事項資料手冊   •    
安全手冊     • •
外部認證       •

儘管此類元件在元件層面上不符合任何功能安全標準，系統整合業者仍可使用它們來設計與安全相關的系統，並透過遵循系統級方法來確保符合功能安全標準（如IEC 61508和ISO 13849）。除了可靠性預測、失效模式分佈(FMD)、接腳FMEA等安全分析關鍵資訊之外，ADI安全應用筆記並提供了開發過程（通常遵循ISO 9001:2015品質管制標準）的詳細資訊。這些資訊可在安全應用筆記概述部分的最後一節找到，通常位於功能框圖（如圖1所示）之後。

如何查找功能安全型元件

在 ADI的參數搜尋表格中，增加功能安全列後，便可看到功能安全型元件。為此，請點選Manage Column（管理列）按鈕，並切換Functional Safety（功能安全）標籤以啟用FS標記。圖2a至圖2c展示了操作過程。3

Figure 1. LTC2933’s compliance with ISO 9001 as shown in its Safety Application Note.
圖1： LTC2933符合ISO 9001標準，如其安全應用筆記所示

健全的品質管制體系（例如通過ISO 9001:2015認證的體系）是滿足系統性安全完整性要求的關鍵基礎，尤其是考慮到ISO 9001:2015認證與IEC 61508要求高度重合。因此，利用ISO 9001:2015認證並制定針對性的功能安全性原則，能夠簡化整體合規與認證流程。6

何謂廣泛應用經驗？

現場應用經驗是避免電氣/電子/可程式化電子系統整合和安全驗證過程中發生故障的推薦技術和措施之一，如IEC 61508-2:2010的表B.3和B.5所示。現場應用經驗的核心思想是優先使用如下的元件或子系統：在大量不同應用場景中經過長期驗證，使用時不發生故障或僅發生可忽略的故障，並且基本不作改動。根據IEC 61508-2:2010的表B.6，對現場應用經驗的要求按工作量劃分為從低到高的不同等級。高工作量要求累計執行時間達到1000萬小時，同時至少有兩年的使用經驗，並且在不同應用場景中至少使用了10個元件；低工作量要求累計執行時間達到1萬小時，至少有一年的使用經驗，並且在不同應用場景中至少使用了10個元件。廣泛應用經驗是ADI功能安全型元件必須具備的資質之一。6，7

Figure 2. Enabling the functional safety column in the parametric search table.
圖2：在參數搜尋表格中啟用功能安全列

如果某一非功能安全類的合規IC未被標記為功能安全型，而系統整合業者需要相關的安全應用筆記，歡迎聯繫ADI尋求支援。

結論

總之，ADI功能安全型元件為系統整合商實現功能安全提供了一條穩健且實用的途徑，即便沒有元件級認證，也能達成系統級功能安全合規要求。藉由豐富的現場應用經驗，外加ADI安全應用筆記中提供的全面功能安全資訊（包括可靠性預測、失效模式分佈和接腳FMEA），此類標準IC有效彌合了高性能硬體與嚴格工業功能安全標準（如IEC 61508）之間的差距。功能安全型元件可透過ADI的參數搜尋表格找到，或透過客製化的安全應用筆記獲得支援。對於安全相關系統的開發，此類元件提供了一種高性價比且行之有效的解決方案。

參考資料

1Bryan Borres和Christopher Macatangay，「利用高性能監控電路提高工業功能安全合規性：安全關鍵特性——第3部分」，《類比對話》，第59卷，2025年6月。

2Bryan Borres和Rachele Yco，「值得信賴的電源產品：工業功能安全系統的監控電路」，ADI，2024年11月。

3Kristina Apura和Bryan Borres，「快速認證通道：利用積體電路安全應用筆記進行功能安全設計」，ADI，2026年3月。

4「電源的工業功能安全」，ADI，2026年3月。

5Bryan Borres和Christopher Macatangay，「利用高性能監控電路提高工業功能安全合規性——第1部分」，《類比對話》，第58卷，2024年8月。

6IEC 61508全文，“Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems”，國際電子馬達委員會(IEC)，2010年。

7Tom Meany，「實踐驗證背後的數學原理」，ADI，2021年5月。