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

3.5.2 栅极驱动器

在牵引逆变器系统中，栅极驱动器被分配了高 FuSa 等级，以防止功率模块中出现非预期扭矩和过流/击穿情况。UCC5881-Q1 是一款隔离式、高度可配置、驱动强度可调的栅极驱动器，专为驱动大功率 SiC MOSFET 和 IGBT 而设计。用于进入安全状态的 ASC 功能已在第 3.2.4 节介绍。

除了 ASC 功能外，UCC5881-Q1 还包含多种保护功能，包括栅极驱动器输出状态监控、故障期间的软关断、功率模块阈值电压检测、过压/欠压锁定 (OV/UVLO) 和击穿保护。UCC5881-Q1 还支持有源米勒钳位功能，可防止在高 dv/dt 事件期间功率模块非预期导通。此外，该器件还提供两个外部 ADC 通道来支持多个直流链路电压和功率模块温度检测路径，这有利于在优化系统成本的同时实现测量冗余。

图 3-11 展示了典型牵引逆变器应用中 UCC5881-Q1 的方框图。下面列出了主要保护特性和安全机制。

典型牵引逆变器中使用的 UCC5881-Q1 的方框图图 3-11 典型牵引逆变器中使用的 UCC5881-Q1 的方框图