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

2.2.2.4 通过 MCU (SIL1) 检查 TPS27S100 功能

MCU 接口会定期发送 200 µs 逻辑低电平脉冲 MCU_Diag_Ctrl_Out2 以进行诊断。如图 2-4 所示，使用电阻分压器网络将开关的输出端连接到 MCU (Monitor_2) 的通用输入/输出 (GPIO) 端。另外还连接到 STO_FB 子系统作为 STO_2_FB 输入。

图 2-4 STO_2 信号流路径

在这些周期性脉冲期间，栅极驱动器不会关闭。此参考设计使用 20 μF 电容器来保持 24V 次级电源电压。TPS27S100 开关通过精确监控输出电流来提供全面的诊断功能。输出电流将转换成瞬时流量，然后馈送回 MCU，此功能可实现对负载的智能控制。如果发现短路或卡在高电平，MCU 便会通过将诊断脉冲 MCU_Diag_Ctrl_Out1 和 MCU_Diag_Ctrl_Out2 持续驱动至低电平，将三相 IGBT 逆变器置于安全状态。这进而会禁用六个栅极驱动器，同时六个 IGBT 将被关断并且驱动器将会进入安全状态。

另外，STO_2_FB 是一个低电平有效信号，用于指示负载开关状态并与另一通道 STO_1_FB 一同指示驱动状态。例如，此状态可由外部安全 PLC 用来识别 STO_1 或 STO_2 系统中的单一故障并采取适当的措施。安全 PLC 及相关行为不在本参考设计的讨论范围内。