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

逻辑电路

TPLD1201-Q1 是 TI 的可编程逻辑器件,集成了大量逻辑资源,包括查找表 (LUT)、D 型触发器、计数器、边沿检测器和振荡器。它还包含多个模拟宏单元,包括模拟比较器和电压基准。图 3-7 中展示了 TPLD1201-Q1 的详细资源。

 TPLD1201-Q1 中的资源图 3-7 TPLD1201-Q1 中的资源

该器件可通过 TI ICS GUI 轻松配置并且可以永久配置为固定功能器件。借助专用的数字电路设计,TPLD1201-Q1 可用作冗余安全状态进入电路,以帮助系统在 MCU 发生故障时进入正确的安全状态。该实现方案的方框图可见图 3-8。

 电机转速检测设计的 TPLD1201-Q1 连接方案图 3-8 电机转速检测设计的 TPLD1201-Q1 连接方案

采用该 TPLD1201-Q1 逻辑电路设计,MCU 故障时,PMIC 会向 TPLD1201-Q1 触发 Output_EN 信号,且安全状态输出引脚将根据传感器输出信号频率、OV_IN 和 UV_IN 进行响应。在过压事件期间,TPLD1201-Q1 将输出 ASC 命令、而在欠压事件期间,它将输出续流命令。当电压处于正常范围内时,TPLD1201-Q1 将根据传感器输出频率输出 ASC 命令或续流命令。在配置阶段,可通过修改器件内部的计数器数据来灵活调整阈值频率。

此设计还支持上电内置自检 (BIST),MCU 会发送 TEST_EN 信号和测试 PWM,从而进一步降低潜在失效指标。如果 MCU 中未检测到故障,TPLD1201-Q1 输出将被屏蔽,并且 MCU 将发出相应的安全状态。用户可以在 ICS GUI 中根据自身需求灵活修改 TPLD1201-Q1 内部的所有功能和安全机制设计。

现已提供 TPLD1201-Q1 的功能安全 FIT 率、FMD 和引脚 FMA 文档。对于任何 FuSa 计算要求,都可参考本文档获取相关数据。

TPLD1201-Q1是安全架构内的关键器件,提供独立监控与控制通路,即使在 MCU 发生故障时也能保持系统安全性。这种冗余对于在牵引逆变器应用中实现高安全完整性等级至关重要。