经过 ASIL D 等级功能安全认证的高速牵引和双向直流/直流转换参考设计
此参考设计演示了如何通过一个 TMS320F28388D 实时 C2000? MCU 控制 HEV/EV 牵引逆变器和双向直流/直流转换器。牵引控制利用基于软件的旋转变压器转数字转换器 (RDC),使电机转速高达 20,000RPM。直流/直流转换器结合了峰值电流模式控制 (PCMC) 技术、相移全桥 (PSFB) 拓扑以及同步整流 (SR) 机制。牵引逆变器级采用碳化硅 (SiC) 功率级,由 UCC5870-Q1 智能栅极驱动器驱动。利用比较器子系统 (CMPSS) 中先进的 PWM 模块和内置斜坡补偿功能,可生成 PCMC 波形。该系统基于 ASIL 分解的功能安全概念已通过 TüV SüD 认证,说明整个系统的安全完整性等级可达 ISO 26262 ASIL D 等级,符合典型的安全目标。 特性 具有 SiC 功率级的电动汽车牵引逆变器可高速运行(转速高达 20,000RPM) 具有 SiC 初级 FET 的双向高压至低压相移全桥 (PSFB) 直流/直流转换器 基于软件的旋转变压器转数字转换器 (RDC) 支持电机高速运行 使用一个 TMS320F28388D 对牵引逆变器和直流/直流转换器进行集成控制 基于 ASIL 分解的功能安全概念经 TÜV SÜD 认证符合 ASIL D 等级 峰值电流模式控制 (PCMC),无需外部支持电路即可实现 PCMC 功能,采用同步整流 (SR) 切换机制
标签
HEV/EV 牵引逆变器
双向直流/直流转换器
Texas Instruments Incorporated
更新2024-01-18
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内容介绍

此参考设计演示了如何通过一个 TMS320F28388D 实时 C2000? MCU 控制 HEV/EV 牵引逆变器和双向直流/直流转换器。牵引控制利用基于软件的旋转变压器转数字转换器 (RDC),使电机转速高达 20,000RPM。直流/直流转换器结合了峰值电流模式控制 (PCMC) 技术、相移全桥 (PSFB) 拓扑以及同步整流 (SR) 机制。牵引逆变器级采用碳化硅 (SiC) 功率级,由 UCC5870-Q1 智能栅极驱动器驱动。利用比较器子系统 (CMPSS) 中先进的 PWM 模块和内置斜坡补偿功能,可生成 PCMC 波形。该系统基于 ASIL 分解的功能安全概念已通过 TüV SüD 认证,说明整个系统的安全完整性等级可达 ISO 26262 ASIL D 等级,符合典型的安全目标。

特性
  • 具有 SiC 功率级的电动汽车牵引逆变器可高速运行(转速高达 20,000RPM)
  • 具有 SiC 初级 FET 的双向高压至低压相移全桥 (PSFB) 直流/直流转换器
  • 基于软件的旋转变压器转数字转换器 (RDC) 支持电机高速运行
  • 使用一个 TMS320F28388D 对牵引逆变器和直流/直流转换器进行集成控制
  • 基于 ASIL 分解的功能安全概念经 TÜV SÜD 认证符合 ASIL D 等级
  • 峰值电流模式控制 (PCMC),无需外部支持电路即可实现 PCMC 功能,采用同步整流 (SR) 切换机制
软硬件
元器件
SN74LVC74AQDRG4Q1
具有清零和预设功能的汽车级双通道正边沿触发式 D 型触发器
CD74HC4075E
3-ch, 3-input, 2-V to 6-V 5.2-mA drive strength OR gate
SN74AHC1G08QDBVRQ1
Automotive, single 2-input 2V to 5.5V AND gate
SN74HCS00QDRQ1
具有施密特触发输入的汽车类 4 通道、2 输入、2V 至 6V 低功耗与非门
LM3481QMM/NOPB
符合 AEC-Q100 标准的 2.97V 至 48V 高效升压、SEPIC 和反激式控制器
TLV431BQDBZRQ1
汽车级低电压可调节精密并联稳压器
TLV6001IDBVR
单路、5.5V、1MHz、RRIO 运算放大器
OPA4171AQDRQ1
汽车级、四路、36V、3MHz、低功耗运算放大器
OPA2350UA/2K5
双通道单电源、轨至轨、高速、低噪声运算放大器
TCAN1042GVDRQ1
类型:收发器 数据速率:5Mbps具有灵活数据速率的汽车类故障保护 CAN 收发器 8-SOIC -55 to 125
TCAN4550RGYRQ1
具有集成 CAN FD 控制器和收发器的汽车类系统基础芯片 (SBC)
DRV8876PWPR
具有集成电流检测和电流检测反馈功能的 40V、3.5A H 桥电机驱动器
SN74LV4052AQPWRQ1
汽车类 5V、4:1、2 通道模拟多路复用器
TLV3502AIDR
4.5ns 轨到轨比较器
TPS73433TDDCRQ1
具有使能功能的汽车类 250mA、低 IQ、低压降稳压器
LM73605QRNPRQ1
通过汽车级认证的 3.5V 至 36V、5A 同步降压转换器
FDMS86101
N 沟道,PowerTrench® MOSFET,100V,60A,8mΩ
DMN3053L
N-CHANNEL ENHANCEMENT MODE MOSFET
ALM2402FQPWPRQ1
汽车类双通道高输出电流运算放大器
CSD85301Q2
采用 2mm x 2mm SON 封装、具有栅极 ESD 保护的双路、27mΩ、20V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET
AMC1301DWVR
用于电流检测的 ±250mV 输入、精密增强型隔离放大器
TPS76350DBVT
具有使能功能的 150mA、10V、低压降稳压器
AMC1311BDWVR
2V 输入、精密电压检测增强型隔离式放大器
UCC27524AQDRQ1
具有 5V UVLO 和负输入电压处理能力的汽车 5A/5A 双通道栅极驱动器
UCC21530QDWKRQ1
具有用于 IGBT/SiC 的 EN 和 DT 引脚的汽车级 4A/6A、5.7kVRMS 隔离式双通道栅极驱动器
INA240A2PWR
具有增强的 PWM 抑制能力的 -4V 至 80V、双向、超精密电流检测放大器
INA293A3QDBVRQ1
符合 AEC-Q100 标准的 -4V 至 110V、1.3MHz 超精密电流检测放大器
SN6501QDBVRQ1
适用于隔离电源的汽车类低噪声、350mA、410kHz 变压器驱动器
SN6505DQDBVRQ1
适用于隔离电源的汽车类、低噪声、1A、420kHz 变压器驱动器
TL431AQDBZRQ1
汽车类可调节精密并联稳压器(引脚布局:KRA)
OPA365AIDBVT
2.2V、50MHz 低噪声单电源轨到轨运算放大器
ISO7240CDWR
四通道 4/0 25Mbps 数字隔离器
LM35DT/NOPB
10mV/C、1C 高压模拟温度传感器
TLV3502AID
4.5ns 轨到轨比较器
TLV71333PQDBVRQ1
具有使能功能的汽车类 150mA、低压降稳压器
BC856A
PNP, 65V, 0.1A, SOT23
UCC5870QDWJQ1
适用于 IGBT/SiC 的汽车级 3.75kVrms 30A 单通道功能安全隔离式栅极驱动器
TPS79633DCQ
具有使能功能的 1A、低压降稳压器
C3M0065100K
通孔 N 通道 1000 V 35A(Tc) 113.5W(Tc) TO-247-4L
TPS7B6950DBVR
150mA、40V、低 IQ、低压降稳压器
附件下载
Application Note-ZHCABI8.pdf
Assembly drawing-TIDM819.zip
Bill of materials (BOM)-TIDM818.pdf
Design Guide-ZHCU757.pdf
Gerber file-TIDCFZ8.zip
PCB layout-TIDM820.zip
Schematic-TIDM817.zip
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