[发明专利]用于电机驱动的安全系统

说明书

本发明涉及用于电机驱动的安全系统。所公开的示例提供了具有电力系统的控制板，该电力系统包括具有保护电路和监视电路的安全系统，该保护电路用于根据DC输入信号和监视信号选择性地将第一DC至DC转换器和第二DC至DC转换器连接至DC输入信号或从DC输入信号断开连接，该监视电路用于根据第一DC至DC转换器输出信号和第二DC至DC转换器输出信号来提供监视信号。

技术领域

本文公开的主题涉及电力转换系统，包括具有过电压保护和监视电路的电机驱动控制电路电力系统。

背景技术

类别4功能安全(CAT4)符合性涉及在安全电路中两次不同故障之后继续操作的能力。安全转矩关闭(STO)功能确保在电机驱动的安全关闭期间受驱动电机不会施加转矩。防止电力供应超过最大预期输出电压的保护(过电压保护)对于电机驱动中的CAT4功能安全来说是重要的，因为在过电压事件期间PWM驱动电路的冗余安全关闭电路可能会丢失。用于覆盖两个并发故障的过电压保护对于具有多个电源轨的高性能电机驱动控制板而言是复杂的，多个电源轨在实现STO或其他安全功能的同时为相关联的下游设备供电。将诸如STO使能和VCC的安全功能实现为单通道元件需要高诊断覆盖率。双通道架构是有问题的。可以使用TVS二极管、保险丝和其他分立元件来为每个受保护的电源轨创建冗余箝位电路以防止可能发生多次故障，但是这些解决方案在电机驱动中的电路板空间方面是昂贵的。对于三个电源轨的容忍两个故障的过电压保护，这种解决方案涉及在每个电压轨的输出端上串联的两个箝位电路。随着电动机驱动控制板尺寸减小，传统的箝位电路解决方案是不期望的或者不可行的。

发明内容

所公开的示例包括电机驱动控制板和具有安全系统的相关联的电力系统，该安全系统具有：用于根据DC输入信号和监视信号选择性地将第一DC至DC转换器和第二DC至DC转换器连接至DC输入信号或从DC输入信号断开连接的保护电路；以及根据第一DC输出信号和第二DC输出信号来提供监视信号的监视电路。某些示例提供了用于电机驱动的控制电路，其包括：用于接收DC输入信号的输入端、用于转换DC输入信号以提供第一DC输出信号的第一DC至DC转换器、以及用于转换DC输入信号以提供第二DC输出信号的第二DC至DC转换器。控制电路还包括保护电路，保护电路具有开关和保护控制电路，开关被配置成将输入端连接至第一DC至DC转换器和第二DC至DC转换器或者将输入端从第一DC至DC转换器和第二DC至DC转换器断开连接，保护控制电路具有输出端以根据DC输入信号和监视信号来提供开关控制信号。控制电路还包括根据第一DC输出信号和第二DC输出信号来提供监视信号的监视电路。在某些示例中，保护控制电路接收表示DC输入信号的电压的第一感测信号，并且当第一感测信号低于第一预定阈值并且监视信号处于第一状态时提供开关控制信号以将输入端连接至DC至DC转换器。

某些示例中的监视电路接收表示第一DC输出信号的电压的第二感测信号以及表示第二DC输出信号的电压的第三感测信号，并且当第二感测信号低于第二预定阈值并且第三感测信号低于第三预定阈值时提供处于第一状态的监视信号。在某些示例中，当第二感测信号大于或等于第二预定阈值或者第三感测信号大于或等于第三预定阈值时，输出电路提供处于第二状态的监视信号，并且当第一感测信号大于或等于第一预定阈值或者监视信号处于第二状态时，保护控制电路提供开关控制信号以将输入端从第一DC至DC转换器和第二DC至DC转换器断开连接。