一种安全转矩关断功能电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路领域，尤其涉及一种安全转矩关断功能电路。
【背景技术】
[0002]近年来，为防止电机意外起动以及防止意外发生，人们针对变频器、伺服电机驱动器(简称驱动器)等产品提出了功能安全的相关要求。其中安全转矩关断(SAFE TORQUE0FF，ST0)就是这样一种安全功能。安全转矩关断功能防止电机停止时产转矩，使机器成为安全系统的一部分。
[0003]安全转矩关断功能电路广泛应用于注塑机及车床系统中，目前普通的注塑机及车床系统通过一个使能端子来给驱动器一个允许运行和不能运行的信号，这个使能端子连接到驱动器的外部输入端子上，驱动器内部的控制芯片通过此端子接收到的信号，来决定允许运行和不能运行。这个决定是一种软件指令，如果驱动器软件发生故障，则有可能在注塑机系统给出不能运行的信号下，驱动器本身给出错误的运行指令，使驱动器运行，从而带动电机起动，这种情况下可能发生意外。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种安全转矩关断功能电路，通过两个独立的STO控制通道来防止电机意外启动，且结构简单，电路成本低。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种安全转矩关断功能电路，其特征在于，包括由第一EMC电路、第一欠压保护电路、第一光耦隔离电路、第三欠压保护电路、第一IGBT控制电源开关电路和第三电压比较电路构成的第一STO控制通道；由第二EMC电路、第二欠压保护电路、第二光耦隔离电路、第四欠压保护电路、第二 IGBT控制电源开关电路和第四电压比较电路构成的第二STO控制通道;以及由第一电压比较电路、第二电压比较电路、第三光耦隔离电路和三极管开关电路构成的反馈线路；
所述第一 EMC电路的输入端与应用设备的控制器的输出端连接，所述第一 EMC电路的输出端与所述第一欠压保护电路的输入端连接，所述第一欠压保护电路的输出端与所述第一光耦隔离电路的输入端连接，所述第一光耦隔离电路的输出端与所述第三欠压保护电路的输入端连接，所述第三欠压保护电路的输出端与所述第一 IGBT控制电源开关电路的控制端连接，所述第一 IGBT控制电源开关电路的输出端与所述第三电压比较电路的输入端连接，所述第一 IGBT控制电源开关电路的输出端与电机驱动器中的驱动板连接，所述第三电压比较电路的输出端与电机驱动器中的主板连接；
所述第二 EMC电路的输入端与应用设备的控制器的输出端连接，所述第二 EMC电路的输出端与所述第二欠压保护电路的输入端连接，所述第二欠压保护电路的输出端与所述第二光耦隔离电路的输入端连接，所述第二光耦隔离电路的输出端与所述第四欠压保护电路的输入端连接，所述第四欠压保护电路的输出端与所述第二 IGBT控制电源开关电路的控制端连接，所述第二 IGBT控制电源开关电路的输出端与所述第四电压比较电路的输入端连接，所述第二 IGBT控制电源开关电路的输出端与电机驱动器中的驱动板连接，所述第四电压比较电路的输出端与电机驱动器中的主板连接；
所述第一电压比较电路的输入端与所述第一 IGBT控制电源开关电路的输出端连接，所述第一电压比较电路的输出端与所述第三光耦隔离电路的输入端连接，所述第二电压比较电路的输入端与所述第二 IGBT控制电源开关电路的输出端连接，所述第二电压比较电路的输出端与所述第三光耦隔离电路的输入端连接，所述第三光耦隔离电路的输出端与所述三极管开关电路的输入端连接，所述三极管开关电路的输出端与所述应用设备的控制器的输入端连接。
[0006]所述第一EMC电路包括第一电容、第二电容和第一 TVS保护器件;所述应用设备的控制器接口的正极输出端与所述第一电容的一端、所述TVS保护器件的一端连接且其连接端与所述第一欠压保护电路连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接且其连接端接机壳地，所述第二电容的另一端、所述TVS保护器件的另一端与所述应用设备的控制器接口的负极输出端连接且其连接端与所述第一欠压保护电路连接。
[0007]所述第一欠压保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电容、第十二极管和第一稳压二极管;所述第一电阻的一端与所述第一 EMC电路连接，第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、所述第三电容的一端、所述第一稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的正极与所述第一二极管的负极连接，所述第十二极管的正极与所述第二电阻的另一端、所述第三电容的另一端连接且其连接端与所述第一 EMC电路连接。
[0008]所述第一光親隔离电路包括第一光親，所述第一光親的正相端和反相端分别与所述第一欠压保护电路连接，所述第一光耦的发射极接地，所述第一光耦的集电极与所述第三欠压保护电路连接。
[0009]所述第三欠压保护电路包括第四电阻和第三稳压二极管;所述第三稳压二极管的正极与所述第一光耦隔离电路连接，所述第三稳压二极管的负极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一 IGBT控制电源开关电路连接。
[0010]所述第一IGBT控制电源开关电路包括第三电阻、第四电容、第五电容、第六电容和第一三极管;所述第一三极管的基极与所述第三电阻的一端、所述第四电容的一端连接且其连接端与所述第三欠压保护电路连接，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的另一端、所述第四电容的另一端及5V电压连接，所述第一三极管的集电极与所述第五电容的一端、第六电容的一端连接且其连接端与所述第一电压比较电路、所述第三电压比较电路以及所述电机驱动器中的驱动板连接，所述第五电容的另一端与所述第六电容的另一端连接且其连接端接地。
[0011]所述第三电压比较电路包括第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二 i^一电阻、第二十二电阻、第二 i^一电容、第二十二电容、第十九电容和第三比较器;所述第二十六电阻的一端与5V电压连接，所述第二十六电阻的另一端、所述第二十五电阻的一端、所述第二十一电容的一端与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第二十五电阻的另一端、所述第二十一电容的另一端连接且其连接端接地，所述第二十七电阻的一端与所述第一 IGBT控制电源开关电路连接，所述第二十七电阻的另一端、所述第二十八电阻的一端、所述第二十二电容的一端与所述第三比较器的反相输入端连接，所述第二十八电阻的另一端、所述第二十二电容的另一端连接且其连接端接地，所述第三比较器的输出端与所述第二十一电阻的一端连接，所述第二十一电阻的另一端与所述第二十二电阻的一端、所述第十九电容的一端连接且其连接端与所述电机驱动器中的主板连接，所述第二十二电阻的另一端与5V电压连接，所述第十九电容的另一端接地。
[0012]所述第一电压比较电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第一比较器;所述第九电阻的一端与5V电压连接，所述第九电阻的另一端、第^ 电阻的一端、第十三电容的一端与所述第一比较器的同相输入端连接，所述第十一电阻的另一端与所述第十三电容的另一端连接且其连接端接地，所述第十电阻的一端与所述第一 IGBT控制电源开关电路连接，所述第十电阻的另一端、第十二电阻的一端、第十五电容的一端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第十五电容的另一端连接且其连接端接地，所述第一比较器的电源端与所述第十四电容的一端及5V电压连接，所述第十四电容的另一端接地，所述第一比较器的接地端接地，所述第一比较器的输出端与所述第三光耦隔离电路连接。
[0013]所述第三光耦隔离电路包括第十七电阻、第十八电阻、第十八电容和第三光耦;所述第十七电阻的一端与所述第一电压比较电路连接，所述第十七电阻的另一端、所述第十八电阻的一端、所述第十八电容的一端与所述第三光耦的反相端连接，所述第十八电阻的另一端、所述第十八电容的另一端与所述第三光耦的正相端连接且其连接端接5V电压，所述第三光耦的发射极和集电极与所述三极管开关电路连接。
[0014]所述三极管开关电路包括第十九电阻、第二十电阻、第三二极管、第三三极管和自恢复保险丝;所述第二十电阻的一端与所述第三光耦隔离电路连接，另一端接地，所述第十九电阻的一端与所述第三三极管的基极连接且其连接端与所述第三光耦隔离电路连接，所述第十九电阻的另一端与所述第三三极管的发射极、所述第三二极管的负极连接且其连接端接24V电压，所述第三三极管的集电极、所述第三二极管的正极与所述自恢复保险丝的一端连接，自恢复保险丝的另一端与所述应用设备的控制器的输入端连接。
[0015]与现有技术相比，本发明的一种安全转矩关断功能电路的优点在于:
(I)本发明的电路采用两个独立的STO控制通道，任意一个控制通道故障不影响另外一个通道独立执行其防止电机停止时产转矩的功能，并且本发明的电路是硬件执行，屏蔽所有软件企图，使安全转矩关断功能的故障率降低，更加安全可靠。
[0016](2)本发明的电路具有STO输入控制电压欠压保护电路，能够防止低电压误导通，进一步加强保护功能。
[0017](3)本发明的电路具有STO状态反馈功能，能将STO的运行状态反馈给系统。
[0018](4)本发明的电路结构元件数量设计较优