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

PCB 概述

图 3-1 显示了修订版 E2.1 印刷电路板 (PCB) 的顶视图。

GUID-20220307-SS0I-VNKL-ZZWQ-CDKJB4GD0TZT-low.png图 3-1 TIDA-01599 PCB - 顶视图

J5 是一个 6 引脚连接器,可向两个 24V STO 信号提供输入。J3 是一个五引脚连接器,用于从安全 PLC 提供 24V 电源,同时还将 STO_FB 信号反馈给 PLC。J1 是一个 24V 连接器,可向高侧负载开关供电。3.3V 电源轨是在电路板上产生的,用于向数字隔离器、与门、低侧开关和 MCU 供电。J4 和 J8 是分别从两个开关输出供应 24V 和 3.3V 电压的连接器。

J6 和 J7 是母连接器,这些连接器已留出 52mm 以连接到 C2000™ MCU LaunchPad™ 开发套件。

表 3-1表 3-4 列出了 TIDA-01599 参考设计中所用全部连接器的引脚分配、引脚说明以及级别。

表 3-1 引脚分配连接器 J5 (STO)
引脚 信号 规格 注释

J5-1

STO_2

24V 用于 STO_2 输入

J5-2

GND2

24V 输入 GND2

J5-3

GND1

24V 输入 GND1

J5-4

STO_1

24V 用于 STO_1 输入

J5-5

NC

J5-6

NC

表 3-2 引脚分配连接器 J3 (STO_FB)
引脚 信号 规格 注释

J3-1

安全 PLC 24V

来自安全 PLC 的 24V 电源

J3-2

NC

J3-3

STO_FB

具有逻辑高电平 24V 和逻辑低电平 0V 的 STO 反馈信号

J3-4

NC

J3-5

COM

安全 PLC 24V 的参考地

表 3-3 引脚分配连接器 J1、J4、J8
引脚 信号 规格 注释

J1-1

DGND

24V 输入 DGND

J1-2

24VIN

24V 输入

J4-1

P24V

24V 输出

STO_2 输出

J4-2

DGND

24V 输出 DGND

J8-1

VCC

3.3V 输出

STO_1 输出
J8-2 DGND 3.3V 输出 DGND
表 3-4 引脚分配连接器 J6、J7 MCU 接口
引脚 信号 规格 注释

J6-1

P3V3

3.3V 输出

J6-2

NC

J6-3

NC

J6-4

DGND

3.3V 和 I/O 的 DGND

J6-5

MCU_STO2_In 用于 STO_2 通道的 ISO1211 3.3V 输出 用于 ISO1211 诊断

J6-6

Monitor_1 用于 STO_1 通道的 TPS22919 3.3V 输出 用于 TPS22919 诊断

J6-7

MCU_Diag_Ctrl_Out1 来自 SIL 1 MCU 的 3.3V 逻辑高电平脉冲 用于关闭安全开关 1 的诊断脉冲

J6-8

Monitor_2 用于 STO_2 通道的 TPS27S100 2.8V 输出 用于 TPS27S100 诊断

J6-9

MCU_Diag_Ctrl_Out2 来自 SIL 1 MCU 的 3.3V 逻辑高电平脉冲 用于关闭安全开关 2 的诊断脉冲

J6-10

NC

J6-11

NC

J6-12

NC

J6-13

RDY

栅极驱动器的电源正常输出,通过上拉电阻器连接到 3.3V 两个电源都正常时高电平有效

J6-14

NC

J6-15

FLT

栅极驱动器的故障输出,通过上拉电阻器连接到 3.3V 在 DESAT 情况下低电平有效

J6-16

NC

J6-17

RST

栅极驱动器的复位输入(逻辑高电平 3.3V) 施加低电平脉冲来复位故障锁存

J6-18

NC

J6-19

CS

TPS27S100 的电流监视输出,连接到 MCU ADC 输入端,电压范围为 0V 至 3.3V

J6-20

NC

J7-1

PWW_In

来自 MCU 的 PWM 脉冲(逻辑低电平 0V,逻辑高电平 3.3V)

J7-2

DGND

I/O 的 DGND

J7-3

NC

J7-4

NC

J7-5

NC

J7-6

NC

J7-7

NC

J7-8

NC

J7-9

NC

J7-10

NC

J7-11

NC

J7-12

NC

J7-13

MCU_STO1_In

用于 STO_1 通道的 ISO1211 3.3V 输出 用于 ISO1211 诊断

J7-14

NC

J7-15

DIAG_EN TPS27S100 用于诊断功能的使能和禁用引脚 使能引脚永久连接到 3.3V,以实现持续诊断监控,同时还将信号发送回诊断 MCU (SIL 1)。

J7-16

NC

J7-17

NC

J7-18

NC

J7-19

NC

J7-20

NC