ZHDA308 May   2026 UCC34141

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 终端设备牵引逆变器
    2. 1.2 逆变器为何需要安全性?
    3. 1.3 FuSa 开发流程
      1. 1.3.1 V 模型开发
      2. 1.3.2 逆变器安全生命周期
  5. 2牵引逆变器的 FuSa 要求
    1. 2.1 牵引逆变器结构与功能介绍
    2. 2.2 FuSa 要求推导过程
    3. 2.3 安全目标
    4. 2.4 FuSa 概念
      1. 2.4.1 FSC 设计架构
      2. 2.4.2 故障树分析
      3. 2.4.3 FuSa 要求
    5. 2.5 技术安全概念
      1. 2.5.1 TSC 设计体系结构
      2. 2.5.2 失效模式和影响分析
      3. 2.5.3 技术安全要求
  6. 3逆变器上的安全设计实现方案
    1. 3.1 TI FuSa 产品
    2. 3.2 TSR 如何实现?
      1. 3.2.1 位置传感器
      2. 3.2.2 MCU
      3. 3.2.3 逻辑电路
      4. 3.2.4 智能隔离式栅极驱动器
    3. 3.3 相关失效注意事项
    4. 3.4 牵引逆变器的详细 FuSa 设计结构
    5. 3.5 借助 TI 安全器件实现 FuSa 要求
      1. 3.5.1 MCU
      2. 3.5.2 栅极驱动器
        1. 3.5.2.1 栅极监控电路和过流保护
        2. 3.5.2.2 UCC5881-Q1 中的其他安全机制
      3. 3.5.3 隔离辅助电源
        1. 3.5.3.1 集中式低压隔离式电源架构
        2. 3.5.3.2 全分布式低压隔离式电源架构
        3. 3.5.3.3 半分布式低压隔离式电源架构
        4. 3.5.3.4 高压隔离式偏置电源
        5. 3.5.3.5 TI 的牵引逆变器中隔离式偏置电源设计
      4. 3.5.4 电源管理 IC
        1. 3.5.4.1 具有保护和独立热关断功能的多路径电源轨
        2. 3.5.4.2 电源轨电压监控
        3. 3.5.4.3 MCU 故障监控和其他保护机制
      5. 3.5.5 位置传感器
      6. 3.5.6 电流传感器
      7. 3.5.7 电压传感器
        1. 3.5.7.1 隔离式直流电压检测
        2. 3.5.7.2 非隔离式直流电压检测
      8. 3.5.8 温度传感器
  7. 4总结
  8. 5参考资料

MCU 故障监控和其他保护机制

TPS65386x-Q1 可监控模块安全 MCU。当安全 MCU 出现硬件和/或软件执行失效模式时,PMIC 将依据严重等级产生的不同后置响应,包括向安全 MCU 触发中断、关断外部功率级和/或模块通信接口;若故障持续超过阈值,则重启安全 MCU。在 MCU 无法正常运行的时段,TPLD1201-Q1 逻辑器件可接管关键安全功能,即便没有 MCU 控制,也能帮助系统进入适当的安全状态。

除了这些关键安全机制外,TPS65386x-Q1 还集成了许多可增强 FuSa 设计的附加安全机制:

  • 具备触发和问答 (Q&A) 模式的看门狗。
  • MCU 错误信号监控器 (MCU ESM) 用于监控输入至本器件 ESM_IN 引脚的电平或 PWM 信号;该信号来自 MCU 集成的错误诊断功能,其通过 MCU 的输出引脚输出 MCU 故障。
  • 内部振荡器的时钟监控(系统时钟和低功耗时钟)
  • 非易失性存储器 (NVM) 的 CRC。
  • 配置寄存器的 CRC。
  • SPI 通信的 CRC。
  • 诊断输出引脚允许 MCU 访问器件内部的模拟和数字信号。
  • MCU 和系统 (NRST) 的复位输出
  • 电源正常输出 (PGOOD)。
  • 中断输出 (NINT)。
  • 用于在检测到故障时停止功率级或其他系统功能的安全输出。— 专用 SAFE_OUT1 输出 — 多路复用且可配置的 SAFE_OUT2,由多种可配置安全事件触发输出有效。
  • 内置自检 (BIST),在启动时检查器件功能,并可在运行时通过软件命令执行。
  • 这些广泛的安全机制可确保电源管理系统能够检测并应对各种潜在故障,即使在复杂的故障场景下也能维持系统安全。TPS65386x-Q1 集 MCU 监控、独立故障响应功能和全面自诊断等特性于一体,因此是在牵引逆变器应用中实现高等级汽车安全完整性的关键器件。