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

3.5.4.1 具有保护和独立热关断功能的多路径电源轨

TPS65386x-Q1 实现了具有多个受保护电源路径和独立热管理的复杂电源架构，可确保发生部分失效时仍可靠运行。

降压-升压稳压器是该架构的核心，可用作具有集成 FET 的同步直流-直流转换器。这种高效的设计可更大限度地降低器件内的功耗，从而降低热应力。降压-升压转换器将输入电源电压转换为较低电压域 (VOUTBB)，用作 LDO（低压降）和 PLDO（受保护低压降）稳压器的电源。该转换器可向所有内部稳压器提供最大输出电流，必要时可额外提供电流余量供给外部稳压器。一项关键的安全特性是集成结温监控系统，可防止功率 MOSFET 中出现过多功率耗散。降压-升压转换器采用数字展频技术，可在宽频率范围内降低 EMI，从而增强系统电磁兼容性。

LDOx 线性稳压器提供 1.0V 至 1.8V（增量为 50mV）范围内的灵活输出电压选项，同时支持 2.5V、3.0V、3.3V 或 5V 固定电压选项。未使用的 LDOx 稳压器可以改作电压监控器，为系统增加监控功能。每个 LDOx 均自带独立结温监控器，可确保任何单个 LDOx 稳压器发生过热事件时，仅禁用该稳压器，其他稳压器继续运行。根据器件配置，生成的欠压事件可能会根据需要触发额外的状态转换。这种选择性关断功能表明，即使 MCU 内核电源或数字电源丢失，外部器件仍可以通电。图 3-8 中所示的 TPLD1201-Q1 电路可以利用此功能帮助系统在 MCU 发生故障时进入安全状态。

PLDOx 稳压器灵活性更强，支持三种工作模式：跟踪模式、固定输出电压 LDO 模式或电压监控模式。这些稳压器集成了防御电源 (+36V) 和机箱接地 (-2V) 短路的强大保护功能，因此适用于电源可能扩展到 ECU 外部的传感器应用以及位置传感器电源等标准内部应用。PLDO 还可以在跟踪模式下运行，并以 TRACK 输入引脚为基准。为增强可靠性，该器件集成了两个独立的带隙电压基准源，实现交叉校验和冗余，可解决潜在的带隙开路和漂移失效模式。

这种具有多个独立电源路径和保护机制的全面电源架构可确保牵引逆变器在电源系统发生部分失效时，可持续为关键安全器件供电。