ZHDS036 January   2026 F29H850DM , F29H850TU , F29H859TU-Q1 , F29P589DM-Q1 , F29P589DU-Q1 , TMCS1123 , TMCS1123-Q1 , TPS650362-Q1 , TPS650364-Q1 , TPS650365-Q1 , TPS650366-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 背景
    2. 1.2 硬件/软件 FuSa 分析流程
      1. 1.2.1 项目定义
      2. 1.2.2 功能安全目标
      3. 1.2.3 功能安全概念
      4. 1.2.4 技术安全概念
      5. 1.2.5 硬件/软件安全要求
      6. 1.2.6 依赖性故障分析
    3. 1.3 TI 配套资料
      1. 1.3.1 TI 元件类别
      2. 1.3.2 用于安全 MCU 的 FuSa 配套资料
  5. 2OBC 系统的 FuSa 概念
    1. 2.1 项目定义
      1. 2.1.1 项目功能
      2. 2.1.2 系统边界
      3. 2.1.3 外部接口
      4. 2.1.4 操作模式
    2. 2.2 功能安全目标
    3. 2.3 功能安全概念
    4. 2.4 技术安全概念
    5. 2.5 硬件/软件安全要求
    6. 2.6 依赖性故障分析
  6. 3OBC 系统的 FuSa 元件
    1. 3.1 元件概述
    2. 3.2 微控制器
      1. 3.2.1 CPU
      2. 3.2.2 ADC 采样
      3. 3.2.3 PWM 生成
      4. 3.2.4 CMPSS
      5. 3.2.5 数据传输
      6. 3.2.6 故障信号监控及安全状态控制
    3. 3.3 电源管理 IC
      1. 3.3.1 MCU 监测器
      2. 3.3.2 关断序列
      3. 3.3.3 电源
    4. 3.4 系统基础芯片
      1. 3.4.1 CAN 通信
      2. 3.4.2 电源电压轨监控
      3. 3.4.3 SPI/处理器通信
      4. 3.4.4 器件内部 EEPROM
    5. 3.5 电源和监控器
    6. 3.6 栅极驱动器
    7. 3.7 电压传感器
    8. 3.8 电流传感器
    9. 3.9 温度传感器
  7. 4总结
  8. 5参考资料

电流传感器

在典型的 OBC 应用中,需要使用电流传感器来实现闭环控制以及过流或短路保护。一种选择是基于霍尔效应的元件,可用于交流和直流电流测量。基于霍尔效应的元件具有低电阻引线框架路径,可降低功耗,并且不需要任何外部无源元件、隔离式电源或高压侧的控制信号。

TMCS1133-Q1 是一种电隔离霍尔效应电流传感器,提供高水平的可靠加强隔离工作电压、环境磁场抑制和高载流能力。在 25° C时,工厂修整的灵敏度误差为 0.4%,在整个工作温度下,灵敏度误差为 0.5%,实现了行业领先的精度。功能方框图如图 3-5 所示。

 TMCS1133-Q1 的功能方框图图 3-5 TMCS1133-Q1 的功能方框图

TMCS1133-Q1 提供快速数字过流检测响应。这可用于触发警告或发起系统关断,以防止由短路或其他意外系统状况引起的电流过大而造成的损坏。OC 阈值可在双向和单向器件上配置为根据满量程模拟测量范围的一半至两倍以上之间的信号进行置位。

使用 OC 输出而不是 VOUT 来检测过流事件的好处是更高的动态范围、更高的灵敏度和更低的模拟信号带宽,由此带来更低的总体信号噪声。但是,VOUT 引脚也可以通过使用 MCU 的 CMPSS 模块用作冗余 OC 保护功能。为了实现 VOUT 引脚 OC 保护,可以设置较低的 OC 阈值,以在电流较小但持续时间较长的情况下覆盖该事件。当 OC 引脚路径中出现 SPF 时,该引脚还可以覆盖 OC 事件。

TMCS1133-Q1 中加入了内置自诊断功能,以便在运行条件使电流传感器测量无效时发出警告。受监控的两个关键条件是传感器温度和灵敏度。

  • 高输入电流,加上环境温度和印刷电路板热设计的升高,会导致 TMCS1133-Q1 过热,并因超过允许的最大结温而损坏。当内部温度接近允许的最高结温时,会发生热警报。
  • TMCS1133-Q1 内部会持续监测传感器灵敏度及偏移。如果霍尔传感器灵敏度或偏移量超出工厂设置的限制范围(这种情况不太可能发生),则会出现传感器警报。

低电平有效 ALERT 输出信号可用于辨别 TMCS1133-Q1 处于四个诊断状态中的哪一个状态。8kHz PWM 输出信号的占空比指示过热运行条件警告和传感器运行条件警告哪一个存在、两者都不存在或者两者都存在。

基于分流电阻器的设计是电流检测的替代方案。AMC0302D-Q1 是一款隔离式精密放大器,此放大器的输出与输入电路由抗电磁干扰性能极强的隔离层隔开。AMC0302D-Q1 的输入经优化,可直接连接低阻抗分流电阻器或其他具有低信号电平的低阻抗电压源。通过出色的直流精度和低温度漂移,支持在 OBC 应用中进行精确的电流控制。图 3-6 显示了方框图。

 AMC0302D-Q1 的方框图图 3-6 AMC0302D-Q1 的方框图

集成的无分流器和无高侧电源检测功能可简化系统级设计和诊断。图 3-7 示出了失效防护模式,其中 AMC0302D-Q1 输出在正常工作条件下不会出现的负差分输出电压。

 AMC0302D-Q1 的输出行为图 3-7 AMC0302D-Q1 的输出行为

使用最大故障安全电压作为系统级故障安全检测的参考值。在以下两种情况下,失效防护输出处于活动状态:

  • 当高压侧电源缺失或低于 VDD1 UVLO 阈值时。
  • 当共模输入电压(即 VCM =(VINP + VINN)/2)超过共模过压检测水平时。

如果电流检测电路仅用于过流保护而不用于电流控制,则隔离式比较器是一种非常合适的解决方案。通常,它可被视为 FuSa 的第二个冗余检测链。AMC23C12-Q1 是一款响应时间较短的隔离式窗口比较器。比较器的窗口电压以 0V 为中心,这表示如果输入电压的绝对值超出跳变阈值,则比较器就会跳变。其框图如图 3-8 所示。

 AMC23C12-Q1 的方框图图 3-8 AMC23C12-Q1 的方框图