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

1.1 关键系统规格

表 1-1 关键系统规格
参数值注释
安全功能STO安全转矩关闭功能符合 IEC 61800-5-2 标准
硬件故障容错 (HFT)HFT = 1 (1oo2)
IEC 61508 SIL 级SIL 3
ISO 13849类别 3 PL e
按需触发模式连续
SFF/DC≥ 90% (HFT = 1)Cat3 PL e，中等 DC ≥ 90%
PFH< 10-7量化分析不是本概念研究的一部分
STO 响应时间10 ms（标称值）、200 ms（最大值）低电平有效 STO 和栅极驱动输出 (VGS) 低电平（也即功率 IGBT 处于关闭状态）之间的时间。量化分析不是本概念研究的一部分。
DTI（诊断测试间隔）100ms (10Hz)量化分析不是本概念研究的一部分。诊断功能会至少以 10 Hz 运行（STO_1 的负载开关和 STO_2 的负载开关）。
FRT（故障响应时间）< 200 ms
传输时间 (TM)20 年
STO 输入电压范围

24V 直流 ±15%（标称值）

±60V 直流绝对最大值

STO 输入逻辑电平，有效 > 2ms

15V 至 30V 直流：未使用 STO 功能

< 10V 直流：已使用 STO 功能

STO 为低电平有效逻辑输入。输入经过低通滤波来消除 OSSD 脉冲。有效 STO 为 > 2 ms。
支持 OSSD 测试脉冲测试脉冲持续时间 < 1 ms，最大重复频率 500 Hz添加了低通滤波器来消除（滤除）测试脉冲，从而避免触发 STO。OSSD 脉冲诊断功能会以 250 Hz（4ms 速率）运行。
STO 反馈 (STO_FB)24V 直流（隔离式）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。
直流电源电压24V 直流 ±15%（标称值）
隔离式栅极驱动器电源电压

逻辑电源：3V3 至 5V（标称值）

输出电源：+15V/–8V（标称值）

电源轨需要受到保护，以保持在所选隔离式栅极驱动器的最大建议工作电压以下
工作环境温度–40°C 至 85°C
连接至 MCU3.3 V I/O请参阅表 3-1至表 3-4