基于硬件的马达驱动控制器制造技术

一种马达系统(100)，具有输入(106)，该输入用于耦合到马达控制信号(STO_A)，该马达控制信号在预定状态下出现时指示接收功率的马达应被禁用以免旋转。该系统还包括控制器电路系统(104)，该控制器电路系统用于响应于控制信号而独立于处理器软件控制信令和功率来提供针对马达旋转的禁用信号。供针对马达旋转的禁用信号。供针对马达旋转的禁用信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于硬件的马达驱动控制器


[0001]示例涉及一种马达驱动控制器，更特别地涉及一种基于硬件的安全控制器。

技术介绍

[0002]马达驱动控制器在比如计算机数控(CNC)车床、机加工中心、磨床、过程控制等广泛应用中用于控制马达。通常，由控制器控制的马达是机械的需要考虑安全性的部分。另外，标准或法规可以指定例如由国际电工委员会(IEC)提供的安全考虑。相应地，马达驱动控制器通常包括集成的安全功能，该集成的安全功能可以取代耗时且昂贵的外部马达控制安全部件(例如主电源接触器或马达接触器)的安装。另外，马达驱动控制器中的电子开关时间明显快于比如接触器或继电器等机电器件。
[0003]典型的马达驱动控制器将检测到一定的条件，并且作为响应，禁用供应给马达的旋转磁场，以便所控制的马达惯性停止。在现有技术中，控制器可以包括用于这种目的的软件编程微处理器，该软件编程微处理器检测到某些条件、并且例如通过禁用供应场的控制器中的一个或多个晶体管来禁用场，而不是禁用整个马达的AC功率。由微处理器检测的条件可以改变，例如包括马达速度何时增加到超过阈值。微处理器需要软件诊断来评估用于这种控制的多个不同信号条件，并且获得经认证的软件可能是复杂且并不总是理想的过程。
[0004]相应地，本文中提供了可以改进上述多种不同考虑以及其他构思的示例，如下文进一步详述。

技术实现思路

[0005]在一个实施例中，存在一种系统。该系统包括信号输入，该信号输入被配置成接收马达控制信号。该系统还包括监视定时器，该监视定时器具有与信号输入耦合的监视定时器输入。该系统还包括栅极缓冲器，该栅极缓冲器具有与监视定时器的输出耦合的控制输入、并且被配置成输出栅极驱动器信号。
[0006]在另一实施例中，存在一种马达系统。该系统包括输入，该输入用于耦合到马达控制信号，该马达控制信号在预定状态下出现时指示接收功率的马达应被禁用以免旋转。该系统还包括控制器电路系统，该控制器电路系统用于响应于控制信号而独立于处理器软件控制信令和功率来提供针对马达旋转的禁用信号。
[0007]还描述和要求保护了其他方面。
附图说明
[0008]图1图示了示例马达和控制系统。
[0009]图2图示了图1的系统的操作方法的流程图。
[0010]图3图示了图1的故障检测器的示例的附加细节。
[0011]图4图示了事件和多个不同信令的真值表，并且作为对图3的故障检测器的操作描
述的指导。
具体实施方式
[0012]图1图示了示例马达和控制系统100。系统100包括马达102，该马达可以在正常条件下操作以作为机电装置的一部分旋转。马达可以是具有对应的功率开关配置(比如三相H桥或两相H桥)的任何类型的AC或DC马达。马达102由图1中的其他方面驱动和控制。例如，系统100还包括安全转矩关断(STO)控制器104，该安全转矩关断控制器具有连接到第一STO信号STO_A的第一输入106以及连接到第二STO信号STO_B的第二输入108。STO信号典型地出于安全原因而用于马达控制，并且可以由比如可编程逻辑控制器(PLC)(未示出)等一个或多个单独器件提供，该一个或多个单独器件可以以反馈方式连接以监测马达102的操作。在该示例中，STO控制器104包括监测和响应STO信号的电路系统和功能，详见本文的其余部分。更具体地，在STO控制器104内，STO信号STO_A和STO_B都连接到故障检测器110。故障检测器110优选是基于硬件的，并且提供至少一个直接控制路径，该直接控制路径可以禁用马达102的操作，例如以便允许马达102在检测到故障的事件中惯性停止。稍后将详细介绍实现这种控制的硬件的示例，以及可能检测到的多种类型的故障。故障检测器110将控制信令CTRL_UPPER提供给上脉冲宽度调制(PWM)栅极缓冲器114U的控制输入112U，并且将CTRL_LOWER提供给下PWM栅极缓冲器114L的控制输入112L。上PWM栅极缓冲器114U在信号输入116U处连接，以接收某个数量(例如，三个)的并发PWM信号，并且下PWM栅极缓冲器114L在信号输入116L处连接，以同样接收该数量(例如，三个)的并发PWM信号。上PWM栅极缓冲器114U在输出118处连接，以选择性地传送或阻止传送其输入112U处的PWM信号，所以这些信号可以通过栅极驱动器128U驱动比如H桥130中的MOSFET、IGBT等功率器件。下PWM栅极缓冲器114L在输出120处连接，以选择性地传送或阻止传送其输入112L处的PWM信号，所以这些信号同样可以通过栅极驱动器128L驱动比如H桥130中的MOSFET、IGBT等功率器件。在示例中，微控制器(MCU)122输出与上PWM栅极缓冲器114U的信号输入116U连接的三个PWM信号以及与下PWM栅极缓冲器114L的信号输入116L连接的三个PWM信号。MCU 122可以是多种不同类型的马达控制器(包括微处理器、数字信号处理器、或专用控制器)中的一种。通常，此类器件包括可编程且相关的电路系统，并且按照本领域已知的方式操作。在这方面，系统100包括时钟124，该时钟将时钟信号CLK提供给MCU 122，并且MCU 122双向连接到存储器126，该存储器可以包括多种不同形式的电子存储装置(例如，只读存储器、随机存取存储器等)。通常，MCU 122的软件/固件编程是通过存储在存储器126中或板载在MCU 122自身中的编程来实现的。在任何事件中，MCU 122输出六个PWM信号，三个输出到上PWM栅极缓冲器114U，并且三个输出到下PWM栅极缓冲器114L，其中每个PWM信号可以用于控制H桥130中的功率器件以控制供应给马达102的功率(比如输出电压或频率或电流，或其任何组合)，从而控制马达的速度和/或转矩。
[0013]上PWM栅极缓冲器114U的输出118提供了STO控制器104的一组输出，并且这些输出连接到上栅极驱动器128U，而下PWM栅极缓冲器114L的输出120提供了STO控制器104的另一组输出，并且这些输出连接到下栅极驱动器128L。栅极驱动器128U和128L是用于控制H桥130中的功率器件的中间功率控制器件，这些功率器件供应驱动功率以启动和停止马达102的操作。特别地，如马达控制领域中已知的，在PWM控制的马达系统中，来自MCU的PWM信号可
以具有较低的电压(例如，0V至3.3V)，该电压根据需要控制栅极驱动器128U和128L，这些栅极驱动器进而产生隔离或非隔离信号(例如，0V至15V或
‑
5V至15V)以导通和关断H桥130中驱动马达102的功率器件。H桥130中的功率器件可以包括驱动马达的绝缘栅双极晶体管(IBGT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。相应地，同样在系统100中，PWM信号(其在系统100中由新型STO控制器104提供)被用作栅极驱动器128U和128L的输入信号。栅极驱动器128U和128L开关器件可以包括晶体管，这些晶体管在被启用或被禁用时进一步控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：信号输入，所述信号输入被配置成接收马达控制信号；监视定时器，所述监视定时器具有与所述信号输入耦合的监视定时器输入；以及栅极缓冲器，所述栅极缓冲器具有与所述监视定时器的输出耦合的控制输入、并且被配置成输出栅极驱动器信号。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括栅极驱动器，所述栅极驱动器被耦合以接收所述栅极驱动器信号。3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括功率H桥电路，所述功率H桥电路被配置成接收来自所述栅极驱动器的控制信号。4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括马达，所述马达被配置成从所述功率H桥电路接收功率。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制输入包括第一控制输入，并且所述系统进一步包括：隔离式数字输入接收器，所述隔离式数字输入接收器耦合在所述信号输入与所述监视定时器之间；以及逻辑电路系统，所述逻辑电路系统具有与所述隔离式数字输入接收器的输出耦合的输入以及与所述栅极缓冲器的第二控制输入耦合的输出。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号输入包括第一信号输入，所述马达控制信号包括第一马达控制信号，所述监视定时器包括第一监视定时器，所述栅极缓冲器包括第一栅极缓冲器；并且所述系统进一步包括：第二信号输入，所述第二信号输入被配置成接收第二马达控制信号；第二监视定时器，所述第二监视定时器具有与所述第二信号输入耦合的监视定时器输入；以及第二栅极缓冲器，所述第二栅极缓冲器具有与所述第二监视定时器的输出耦合的控制输入、并且被配置成输出栅极驱动器信号。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述栅极驱动器信号包括PWM信号集合。8.一种马达系统，包括：输入，所述输入用于耦合到马达控制信号，所述马达控制信号在预定状态下出现时指示经耦合以接收功率的马达应被禁用以免旋转；以及控制器电路系统，所述控制器电路系统用于响应于所述马达控制信号而独立于处理器软件控制信令和所述功率来提供针对马达旋转的禁用信号。9.根据权利要求8所述的马达系统，进一步包括处理器，所述处理器用于提供脉冲宽度调制信号以使所述马达旋转。10.根据权利要求9所述的马达系统，进一步包括：栅极缓冲器，所述栅极缓冲器用于耦合以接收所述脉冲宽度调制信号，其中，所述禁用信号被耦合以控制所述栅极缓冲器；以及栅极驱动器，所述栅极驱动器用于耦合以接收来自所述栅极缓冲器的所述脉冲宽度调制信号。11.根据权利要求10所述的马达系统，其中，所述栅极缓冲器和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：