一种安全转矩关断电路及具有该电路的电机驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种安全转矩关断电路及具有该电路的电机驱动器，该电路安装在电机驱动器上，所述电机驱动器包括电源管理模块和桥驱芯片，所述安全转矩关断电路接在电源管理模块的电源输出端和桥驱芯片的电源输入端之间，所述安全转矩关断电路包括STO信号输入模块、自检电路发生模块、STO信号诊断执行模块和电源保护模块，所述电源保护模块输入端与电源管理模块的电源输出端连接，输出端分别与自检电路发生模块和STO信号诊断执行模块连接，所述STO信号诊断执行模块分别与STO信号输入模块、自检电路发生模块和桥驱芯片的电源输入端连接。与现有技术相比，本发明专利技术具有较高安全等级等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种安全转矩关断电路及具有该电路的电机驱动器


[0001]本专利技术涉及一种电机驱动器，尤其是涉及一种安全转矩关断电路及具有该电路的电机驱动器。

技术介绍

[0002]越来越多的电机驱动系统的应用场合，对安全性提出了更高的要求，希望电机的转矩输出可以在某些紧急情况下，安全可靠地关断。在EN IEC 61800
‑5‑
2:2007《可调速电机驱动系统，Part 5
‑
2：安全需求
‑
机能》中也有提到此安全机能——Safe Torque Off。
[0003]在电机驱动系统中常用的转矩关断有：
[0004](1)采样双通道冗余设计，外部STO输入信号，通过光耦、逻辑芯片，信号放大电路输送到隔离桥驱芯片，当外部没有STO输入信号时，隔离桥驱芯片无法形成通路，从而实现控制PWM输出关断的功能。这种方法规避了MCU的参与，完全由硬件参与控制，安全性等级有了一定的提升。缺陷是整个信号传递回路没有功能自诊断，安全性等级不高。例如中国专利公开号CN 112910226A公开的一种STO控制和驱动电路》。
[0005](2)在硬件实现力矩关断功能的基础上，增加诊断单元，PWM输出关断通过Buffer芯片的使能端实现。但此方法的诊断单元的诊断功能是由软件来实现的。实现方式具体为：通过MCU发出脉冲检测信号，通过光耦输出，并联在STO输入信号的输入光耦输入侧；光耦输出侧增加一级RC滤波电路，过滤掉自检脉冲信号；同时通过MCU监测RC电路的输入端是否存在脉冲信号来判断硬件电路是否工作正常。
[0006]这种方式考虑到了STO功能电路的自检，有较高的诊断覆盖率，但需要软件参与，同时需要考虑多路电源的失效保护,认证难度大，同时没有考虑到STO Master到STO Device端的线路自检，不利于提升系统级的安全等级。
[0007]例如中国专利公开号CN 211630101U公开的安全转矩关断控制电路及电机控制器。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电机驱动器的安全转矩关断电路。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种安全转矩关断电路，该电路安装在电机驱动器上，所述电机驱动器包括电源管理模块和桥驱芯片，所述安全转矩关断电路接在电源管理模块的电源输出端和桥驱芯片的电源输入端之间，所述安全转矩关断电路包括STO信号输入模块、自检电路发生模块、STO信号诊断执行模块和电源保护模块，所述电源保护模块输入端与电源管理模块的电源输出端连接，输出端分别与自检电路发生模块和STO信号诊断执行模块连接，所述STO信号诊断执行模块分别与STO信号输入模块、自检电路发生模块和桥驱芯片的电源输入端连接。
[0011]作为优选的技术方案，所述的STO信号输入模块设有两路，分别为第一路STO输入模块和第二路STO输入模块，所述STO信号诊断执行模块设有两路，分别为第一路STO信号诊断执行电路和第二路STO信号诊断执行电路，所述第一路STO输入模块分别与第一路STO信号诊断执行电路和自检电路发生模块连接，所述第二路STO输入模块分别与第二路STO信号诊断执行电路和自检电路发生模块连接，所述第一路STO信号诊断执行电路分别与电源保护模块和第二路STO信号诊断执行电路连接，所述第二路STO信号诊断执行电路与桥驱芯片的电源输入端连接。
[0012]作为优选的技术方案，所述的STO信号输入模块包括依次串联的STO Master自检辅助电路、滤波电路和欠压保护电路。
[0013]作为优选的技术方案，所述的STO Master自检辅助电路接在STO Master和滤波电路之间，包括第一电阻和第一二极管，所述第一电阻接在STO Master输出端，所述第一二极管反向接在STO Master和滤波电路之间。
[0014]作为优选的技术方案，所述的自检电路发生模块用于生成180
°
相位差的两路窄脉冲，输入到STO信号诊断执行模块进行动态监测。
[0015]作为优选的技术方案，所述的STO信号诊断执行模块通过检测两路STO混合输入信号，来控制桥驱芯片的供电电源导通和关断，从而实现转矩的安全关断。
[0016]作为优选的技术方案，每路所述的STO信号诊断执行电路包括外部输入信号诊断执行电路、缓冲电路、STO自检信号诊断执行电路，所述缓冲电路接在外部输入信号诊断执行电路和STO自检信号诊断执行电路之间。
[0017]作为优选的技术方案，所述外部输入信号诊断执行电路包括用于诊断执行STO外部输入信号的MOSFET开关。
[0018]作为优选的技术方案，所述STO自检信号诊断执行电路包括用于实现力矩安全关断的PMOS管。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种具有安全转矩关断电路的电机驱动器，包括电源管理模块和桥驱芯片，所述驱动器还包括所述的安全转矩关断电路。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0021]1)本专利技术纯硬件的方式实现硬件电路自检，以及STO功能，具备较高安全等级；
[0022]2)本专利技术通过串联在桥驱芯片的供电电源上的两个STO诊断执行电路，关断桥驱芯片的电源从而关断电机的力矩输出；
[0023]3)本专利技术自检信号完全都硬件产生，不再利用软件进行信号比较。仅利用MOSFET的导通关断的基本特性，实现自检脉冲的诊断。
[0024]4)本专利技术为STO Master提供额外自检辅助电路，辅助STO Master进行Master端到Device端进行自检，以提高整个系统的SIL等级。
附图说明
[0025]图1为本专利技术电机驱动器的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术安全转矩关断电路的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术STO信号输入模块原理框图；
[0028]图4为本专利技术STO Master自检示意图；
[0029]图5为本专利技术自检电路发生模块电路原理示意图；
[0030]图6为本专利技术正负脉冲信号注入电路示意图；
[0031]图7为本专利技术每路STO诊断电路内部原理示意图；
[0032]图8为本专利技术正常工作状态下各关键信号电压示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，一种安全转矩关断电路，该电路安装在电机驱动器上，所述电机驱动器包括电源管理模块和桥驱芯片，所述安全转矩关断电路接在电源管理模块的电源输出端和桥驱芯片的电源输入端之间，所述安全转矩关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全转矩关断电路，该电路安装在电机驱动器上，所述电机驱动器包括电源管理模块和桥驱芯片，所述安全转矩关断电路接在电源管理模块的电源输出端和桥驱芯片的电源输入端之间，其特征在于，所述安全转矩关断电路包括STO信号输入模块、自检电路发生模块、STO信号诊断执行模块和电源保护模块，所述电源保护模块输入端与电源管理模块的电源输出端连接，输出端分别与自检电路发生模块和STO信号诊断执行模块连接，所述STO信号诊断执行模块分别与STO信号输入模块、自检电路发生模块和桥驱芯片的电源输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种安全转矩关断电路，其特征在于，所述的STO信号输入模块设有两路，分别为第一路STO输入模块和第二路STO输入模块，所述STO信号诊断执行模块设有两路，分别为第一路STO信号诊断执行电路和第二路STO信号诊断执行电路，所述第一路STO输入模块分别与第一路STO信号诊断执行电路和自检电路发生模块连接，所述第二路STO输入模块分别与第二路STO信号诊断执行电路和自检电路发生模块连接，所述第一路STO信号诊断执行电路分别与电源保护模块和第二路STO信号诊断执行电路连接，所述第二路STO信号诊断执行电路与桥驱芯片的电源输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种安全转矩关断电路，其特征在于，所述的STO信号输入模块包括依次串联的STO Master自检辅助电路、滤波电路和欠压保护电路。4.根据权利要求3所述的一种安全转矩关断电路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰雁，张圆圆，郭文翔，陈威，
申请(专利权)人：上海安浦鸣志自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：