ZHCU410B December   2017  – November 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 使用条件：假设
        1. 2.2.1.1 一般假设
        2. 2.2.1.2 特定假设
      2. 2.2.2 诊断覆盖范围
        1. 2.2.2.1 双通道监控
        2. 2.2.2.2 通过 MCU (SIL1) 检查 ISO1211 功能
        3. 2.2.2.3 通过 MCU (SIL1) 检查 TPS22919 功能
        4. 2.2.2.4 通过 MCU (SIL1) 检查 TPS27S100 功能
        5. 2.2.2.5 利用 ISO5452、ISO5852S 或 UCC21750 集成式模拟至 PWM 隔离式传感器的 RDY 引脚实现可选的监控功能
      3. 2.2.3 驱动状态
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 ISO1211
      2. 2.3.2 TPS27S100
      3. 2.3.3 TPS22919
      4. 2.3.4 ISO5852S、ISO5452
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 用于 STO 的数字输入接收器
      2. 2.4.2 用于控制 VCC1 的 STO_1 信号流路径
      3. 2.4.3 STO_2 信号流路径
        1. 2.4.3.1 用于控制栅极驱动器的次级侧电源电压的高侧开关
        2. 2.4.3.2 为次级侧供电：栅极驱动器的 VCC2
      4. 2.4.4 栅极驱动器设计
      5. 2.4.5 STO_FB 信号流路径
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 入门硬件
      1. 3.1.1 PCB 概述
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 逻辑高电平和逻辑低电平 STO 阈值
      2. 3.2.2 STO1 信号验证
        1. 3.2.2.1 STO1 传播到栅极驱动器的 VCC1
        2. 3.2.2.2 1ms STO 脉冲抑制
        3. 3.2.2.3 MCU 接口的诊断脉冲
      3. 3.2.3 STO2 信号验证
        1. 3.2.3.1 STO2 传播到栅极驱动器的 VCC2
        2. 3.2.3.2 1 ms 脉冲抑制
        3. 3.2.3.3 MCU 的诊断脉冲
        4. 3.2.3.4 浪涌电流测量
      4. 3.2.4 基于开关的 3.3V 电压轨
      5. 3.2.5 60V 输入电压和反极性保护
      6. 3.2.6 跳闸区域功能验证
  9. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 板层图
    4. 4.4 Altium 项目
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  10. 5相关文档
    1. 5.1 商标
  11. 6关于作者
  12. 7鸣谢
  13. 8修订历史记录

2.1 方框图

图 2-1 显示了整个系统。该系统包含 TIDA-01599 参考设计、诊断 MCU (SIL 1)（不是 TIDA-01599 设计的一部分）、一个隔离式直流/直流栅极驱动电源 TIDA-00199(1)，以及一个具有 CMOS 输入隔离式栅极驱动器的三相 IGBT 功率级，与使用 TIDA-00195 (2) 等实现的系统相同。

图 2-1 采用 TIDA-01599 时的系统方框图

TIDA-01599 参考设计通过 ISO1211 集成了两个用于 STO_1 和 STO_2 信号的 24V 隔离式输入。OSSD 脉冲由低通滤波器提供支持，该滤波器应该能够抑制小于 1 ms 的 STO 脉冲。STO_1 和 STO_2 子系统提供了相应的电源电压 P24V 和 VCC。STO_1 和 STO_2 信号分别通过电源开关 TPS22919 和高侧开关 TPS27S100 控制六个隔离式 IGBT 栅极驱动器的初级侧 (VCC) 和次级侧 (P24V) 电源。P24V 是指隔离式直流/直流转换器 TIDA-00199 的 24V 输入电压。TIDA-00199 电路板接受容差为 ±20％ 的 24V 电压，并提供四个隔离式偏置电压组（15V、-8V）。在此设计中，TIDA-00199 用于向六个隔离式 IGBT 栅极驱动器的次级侧提供双极电源。VCC 是六个隔离式栅极驱动器初级逻辑侧的电源电压。

只要两个 STO 输入端都出现逻辑 1（+24V 直流），电机就可以运行。如果一个或两个 STO 输入端出现逻辑 0 (0V)，栅极驱动器的电源会断开，并且电机会滑行至零。使用 1oo2 架构有助于实现 HFT = 1，并且只有两个同时发生故障时才会导致安全功能故障。

STO_FB 信号用于指示驱动器的状态（安全状态或正常运行），并可在必要时用于将驱动器的状态反馈给安全 PLC 以进行额外的诊断。

诊断信号会路由至兼容 LaunchPad™ 的 3.3V 接口，以便连接到 C2000 MCU 等 MCU (SIL 1) 来运行相应的诊断和监控软件。MCU (SIL 1) 和软件不是此设计的一部分。