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

2.1 牵引逆变器结构与功能介绍

牵引系统的主要目标是以高控制带宽高效驱动牵引电机，这类电机通常为永磁同步电机 (PMSM)。在微控制器单元 (MCU) 中实施磁场定向控制 (FOC) 算法以生成相应的 PWM 信号，这些信号控制栅极驱动器精确地切换功率模块，将来自高压 (HV) 电池的直流输入电压转换为三相对称交流电电流，以驱动 PMSM。图 2-1 所示为牵引逆变器的方框图。

对于 FOC 算法，系统需要实时测量相电流、转子位置和直流链路输入电压。这就要求牵引逆变器内部配置高精度、低延迟传感器。此外，高可靠性电源管理器件是为系统全部元件供电的关键。

由于高压侧和低压 (LV) 侧之间需要电气隔离，因此带可靠隔离式电源电路的隔离栅极驱动器为必备器件。牵引逆变器通过 CAN 收发器精准接收驱动扭矩命令，并向整车控制单元 (VCU) 上报所有潜在故障信息。在制动操作期间，牵引逆变器可以在再生模式下运行，在为电池充电的同时产生制动扭矩。

牵引逆变器的方框图图 2-1 牵引逆变器的方框图