CN105449638B - 一种安全转矩关断功能电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全转矩关断功能电路，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。本发明的优点是: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，具有STO输入控制电压欠压保护电路以及反馈线路，电路元件结构优化，成本较低。

Description

一种安全转矩关断功能电路

技术领域

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

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 TORQUEOFF，STO)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。

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

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。

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。

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。

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十二极管的负极连接，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。

所述第一光耦隔离电路包括第一光耦，所述第一光耦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。

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。

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。

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、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十一电容、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。

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、第十一电阻的一端、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。

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。

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。

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：

(1)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。

(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。

(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。

(4)本发明的电路结构元件数量设计较优，电路成本低。

附图说明

图1为本发明的一种安全转矩关断功能电路的原理框图；

图2为本发明的一种安全转矩关断功能电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明应用于注塑机的一种安全转矩关断功能电路，包括第一STO控制通道、第二STO控制通道、反馈线路。第一STO控制通道包括：第一EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)电路11、第一欠压保护电路12、第一光耦隔离电路13、第三欠压保护电路14、第一IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)控制电源开关电路15和第三电压比较电路16。第二STO控制通道包括：第二EMC电路21、第二欠压保护电路22、第二光耦隔离电路23、第四欠压保护电路24、第二IGBT控制电源开关电路25和第四电压比较电路26。反馈线路包括：第一电压比较电路31、第二电压比较电路32、第三光耦隔离电路33和三极管开关电路34。

第一EMC电路11的输入端与应用设备的控制器的输出端连接，本实施例中与注塑机控制器的输出端连接，第一EMC电路11的输出端与第一欠压保护电路12的输入端连接，第一欠压保护电路12的输出端与第一光耦隔离电路13的输入端连接，第一光耦隔离电路13的输出端与第三欠压保护电路14的输入端连接，第三欠压保护电路14的输出端与第一IGBT控制电源开关电路15的控制端连接，第一IGBT控制电源开关电路15的输出端与第三电压比较电路16的输入端连接，第一IGBT控制电源开关电路15的输出端与电机驱动器中的驱动板连接，第三电压比较电路16的输出端与电机驱动器中的主板连接。

第二EMC电路21的输入端与注塑机控制器的输出端连接，第二EMC电路21的输出端与第二欠压保护电路22的输入端连接，第二欠压保护电路22的输出端与第二光耦隔离电路23的输入端连接，第二光耦隔离电路23的输出端与第四欠压保护电路24的输入端连接，第四欠压保护电路24的输出端与第二IGBT控制电源开关电路25的控制端连接，第二IGBT控制电源开关电路25的输出端与第四电压比较电路26的输入端连接，第二IGBT控制电源开关电路25的输出端与电机驱动器中的驱动板连接，第四电压比较电路26的输出端与电机驱动器中的主板连接。

第一电压比较电路31的输入端与第一IGBT控制电源开关电路15的输出端连接，第一电压比较电路31的输出端与第三光耦隔离电路33的输入端连接，第二电压比较电路32的输入端与第二IGBT控制电源开关电路25的输出端连接，第二电压比较电路26的输出端与第三光耦隔离电路33的输入端连接，第三光耦隔离电路33的输出端与三极管开关电路34的输入端连接，三极管开关电路34的输出端与注塑机控制器的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，第一EMC电路11包括第一电容C1、第二电容C2和第一TVS(Transient Voltage Suppressor)保护器件D1。注塑机控制器接口的正极输出端STO1+与第一电容C1的一端、第一TVS保护器件D1的一端连接且其连接端与第一欠压保护电路12连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接且其连接端接机壳地，第二电容C2的另一端、第一TVS保护器件D1的另一端与注塑机控制器接口的负极输出端STO1-连接且其连接端与第一欠压保护电路12连接。第一EMC电路11能够抑制STO1+和STO1-的输入电磁干扰。

第一欠压保护电路12包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3、第十二极管D10和第一稳压二极管ZD1。第一电阻R1的一端与第一EMC电路11的正极输入端STO1+连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端、第一稳压二极管ZD1的负极连接，第一稳压二极管ZD1的正极与第十二极管D10的负极连接且其连接端与第一光耦隔离电路13的第一光耦PC1的正相端连接，第十二极管D10的正极与第二电阻R2的另一端、第三电容C3的另一端连接且其连接端分别与第一EMC电路11的负极输入端STO1-、第一光耦隔离电路13的第一光耦PC1的反相端连接。第一欠压保护电路12能够检测第一STO控制通道输入控制信号的电压，当输入的控制电压低于STO导通电压下限值时，第一稳压二极管ZD1不导通。

第一光耦隔离电路13包括第一光耦PC1，第一光耦PC1的正相端与第十二极管D10的负极连接，反相端与第十二极管D10的正极连接，发射极接地，集电极与第三欠压保护电路14连接。当第一欠压保护电路12中的第一稳压二极管ZD1正常导通时，第一光耦PC1的输入端导通，使得第一光耦PC1的输出端导通，并且使输入端和输出端的信号光电隔离。

第三欠压保护电路14包括第四电阻R4和第三稳压二极管ZD3。第三稳压二极管ZD3的正极与第一光耦PC1的集电极连接，第三稳压二极管ZD3的负极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一IGBT控制电源开关电路15连接。第三欠压保护电路14能够检测第一IGBT控制电源开关电路15的输入端5V电压，当输入端电压低于STO导通电压下限值时，第三稳压二极管ZD3不导通。

第一IGBT控制电源开关电路15包括第三电阻R3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第一三极管Q1。第三电阻R3的一端、第四电容C4的一端、第一三极管Q1的基极与第四电阻R4的一端连接，第三电阻R3的另一端、第四电容C4的另一端与第一三极管Q1的发射极连接且其连接端还与5V电压连接，第一三极管Q1的集电极与第五电容C5的一端、第六电容C6的一端连接且其连接端分别与第一电压比较电路31、第三电压比较电路16以及电机驱动器中的驱动板连接，第五电容C5的另一端与第六电容C6的另一端连接且其连接端接地。第一IGBT控制电源开关电路15用于控制IGBT开通和关断。当第三欠压保护电路14中的第三稳压二极管ZD3正常导通时，第一三极管Q1导通，将输入端5V电压通过第一三极管Q1输出，第一IGBT控制电源开关电路15的输出端有电压输出。

第三电压比较电路16包括第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第十九电容C19和第三比较器U1C。第二十六电阻R26的一端与5V电压连接，第二十六电阻R26的另一端、第二十五电阻R25的一端、第二十一电容C21的一端与第三比较器U1C的同相输入端连接，第二十五电阻R25的另一端与第二十一电容C21的另一端连接且其连接端接地，第二十七电阻R27的一端与第一三极管Q1的集电极连接，第二十七电阻R27的另一端、第二十八电阻R28的一端、第二十二电容C22的一端与第三比较器U1C的反相输入端连接，第二十八电阻R28的另一端与第二十二电容C22的另一端连接且其连接端接地，第三比较器U1C的输出端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端与第二十二电阻R22的一端、第十九电容C19的一端连接且其连接端与电机驱动器中的主板连接，向主板输出STO1out信号，第二十二电阻R22的另一端与5V电压连接，第十九电容C19的另一端接地。第三电压比较电路16将5V电压，经过电阻分压后输入到第三比较器U1C的同相输入端，第三电压比较电路16将第一IGBT控制电源开关电路15中的输出电压，经过电阻分压后输入到第三比较器U1C的反相输入端，电压经过比较后从第三比较器U1C的输出端输出比较后的信号，经过第二十一电阻R21输出STO1out信号给电机驱动器中的主板。当第一IGBT控制电源开关电路15的第一三极管Q1的集电极端有电压输出时，第三比较器U1C的输出端输出低电平信号，STO1out信号为低电平，此信号输出给电机驱动器中的主板。

本实施例中，第二EMC电路21包括第七电容C7、第八电容C8和第二TVS保护器件D2。注塑机控制器接口的正极输出端STO2+与第七电容C7的一端、第二TVS保护器件D2的一端连接且其连接端与第二欠压保护电路22连接，第七电容C7的另一端与第八电容C8的一端连接且其连接端接机壳地，第八电容C8的另一端、第二TVS保护器件D2的另一端与注塑机控制器接口的负极输出端STO2-连接且其连接端与第二欠压保护电路22连接。第二EMC电路21能够抑制STO2+和STO2-的输入电磁干扰。

第二欠压保护电路22包括第五电阻R5、第六电阻R6、第九电容C9、第十一二极管D11和第二稳压二极管ZD2。第五电阻R5的一端与第二EMC电路21的正极输入端STO2+连接，第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端、第九电容C9的一端、第二稳压二极管ZD2的负极连接，第二稳压二极管ZD2的正极与第十一二极管D11的负极连接且其连接端与第二光耦隔离电路23的第二光耦PC2的正相端连接，第十一二极管D11的正极与第六电阻R6的另一端、第九电容C9的另一端连接且其连接端分别与第二EMC电路21的负极输入端STO2-、第二光耦隔离电路23的第二光耦PC2的反相端连接。第二欠压保护电路22能够检测第二STO控制通道输入控制信号的电压，当输入的控制电压低于STO导通电压下限值时，第二稳压二极管ZD2不导通。

第二光耦隔离电路23包括第二光耦PC2，第二光耦PC2的正相端与第十一二极管D11的负极连接，反相端与第十一二极管D11的正极连接，发射极接地，集电极与第四欠压保护电路24连接。当第二欠压保护电路22中的第二稳压二极管ZD2正常导通时，第二光耦PC2的输入端导通，使得第二光耦PC2的输出端导通，并且使输入端和输出端的信号光电隔离。

第四欠压保护电路24包括第八电阻R8和第四稳压二极管ZD4。第四稳压二极管ZD4的正极与第二光耦PC2的集电极连接，第四稳压二极管ZD4的负极与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第二IGBT控制电源开关电路25连接。第四欠压保护电路24能够检测第二IGBT控制电源开关电路25的输入端5V电压，当输入端电压低于STO导通电压下限值时，第四稳压二极管ZD4不导通。

第二IGBT控制电源开关电路25包括第七电阻R7、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和第二三极管Q2。第七电阻R7的一端、第十电容C10的一端、第二三极管Q2的基极与第八电阻R8的一端连接，第七电阻R7的另一端、第十电容C10的另一端与第二三极管Q2的发射极连接且其连接端还与5V电压连接，第二三极管Q2的集电极与第十一电容C11的一端、第十二电容C12的一端连接且其连接端分别与第二电压比较电路32、第四电压比较电路26以及电机驱动器中的驱动板连接，第十一电容C11的另一端与第十二电容C12的另一端连接且其连接端接地。第二IGBT控制电源开关电路25用于控制IGBT开通和关断。当第四欠压保护电路24中的第四稳压二极管ZD4正常导通时，第二三极管Q2导通，将输入端5V电压通过第二三极管Q2输出，第二IGBT控制电源开关电路25的输出端有电压输出。

第四电压比较电路26包括第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十电容C20和第四比较器U1D。第三十电阻R30的一端与5V电压连接，第三十电阻R30的另一端、第二十九电阻R29的一端、第二十三电容C23的一端与第四比较器U1D的同相输入端连接，第二十九电阻R29的另一端与第二十三电容C23的另一端连接且其连接端接地，第三十一电阻R31的一端与第二三极管Q2的集电极连接，第三十一电阻R31的另一端、第三十二电阻R32的一端、第二十四电容C24的一端与第四比较器U1D的反相输入端连接，第三十二电阻R32的另一端与第二十四电容C24的另一端连接且其连接端接地，第四比较器U1D的输出端与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端与第二十四电阻R24的一端、第二十电容C20的一端连接且其连接端与电机驱动器中的主板连接，向主板输出STO2out信号，第二十四电阻R24的另一端与5V电压连接，第二十电容C20的另一端接地。第四电压比较电路26将5V电压，经过电阻分压后输入到第四比较器U1D的同相输入端，第四电压比较电路26将第二IGBT控制电源开关电路25中的输出电压，经过电阻分压后输入到第四比较器U1D的反相输入端，电压经过比较后从第四比较器U1D的输出端输出比较后的信号，经过第二十三电阻R23输出STO2out信号给电机驱动器中的主板。当第二IGBT控制电源开关电路25的第二三极管Q2的集电极端有电压输出时，第四比较器U1D的输出端输出低电平信号，STO2out信号为低电平，此信号输出给电机驱动器中的主板。

第一电压比较电路31包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15和第一比较器U1A。第九电阻R9的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第九电阻R9的另一端、第十一电阻R11的一端、第十三电容C13的一端与第一比较器U1A的同相输入端连接，第十一电阻R11的另一端与第十三电容C13的另一端连接且其连接端接地，第十电阻R10的一端与第一三极管Q1的集电极连接，第十电阻R10的另一端、第十二电阻R12的一端、第十五电容C15的一端与第一比较器U1A的反相输入端连接，第十二电阻R12的另一端与第十五电容C15的另一端连接且其连接端接地，第一比较器U1A的电源端与第十四电容C14的一端及5V电压连接，第十四电容C14的另一端接地，第一比较器U1A的接地端接地，第一比较器U1A的输出端与第三光耦隔离电路33连接。第一电压比较电路31将5V电压，经过电阻分压后输入到第一比较器U1A的同相输入端，第一电压比较电路31将第一IGBT控制电源开关电路15中的输出电压，经过电阻分压后输入到第一比较器U1A的反相输入端，电压经过比较后从第一比较器U1A的输出端输出比较后的信号。当第一IGBT控制电源开关电路15的第一三极管Q1的集电极端有电压输出时，第一比较器U1A的输出端输出低电平信号。

第二电压比较电路32包括第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十三电阻R13、第十六电阻R16、第十六电容C16、第十七电容C17和第二比较器U1B。第十四电阻R14的一端与第二三极管Q2的发射极连接，第十四电阻R14的另一端、第十三电阻R13的一端、第十六电容C16的一端与第二比较器U1B的同相输入端连接，第十三电阻R13的另一端与第十六电容C16的另一端连接且其连接端接地，第十五电阻R15的一端与第二三极管Q2的集电极连接，第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的一端、第十七电容C17的一端与第二比较器U1B的反相输入端连接，第十六电阻R16的另一端与第十七电容C17的另一端连接且其连接端接地，第二比较器U1B的输出端与第三光耦隔离电路33连接。第二电压比较电路32将5V电压，经过电阻分压后输入到第二比较器U1B的同相输入端，第二电压比较电路32将第二IGBT控制电源开关电路25中的输出电压，经过电阻分压后输入到第二比较器U1B的反相输入端，电压经过比较后从第二比较器U1B的输出端输出比较后的信号。当第二IGBT控制电源开关电路25的第二三极管Q2的集电极端有电压输出时，第二比较器U1B的输出端输出低电平信号。

第三光耦隔离电路33包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十八电容C18和第三光耦PC3。第十七电阻R17的一端分别与第一电压比较电路31中的第一比较器U1A的输出端、第二电压比较电路32中的第二比较器U1B的输出端连接，第十七电阻R17的另一端、第十八电阻R18的一端、第十八电容C18的一端与第三光耦PC3的反相端连接，第十八电阻R18的另一端、第十八电容C18的另一端与第三光耦PC3的正相端连接且其连接端接5V电压，第三光耦PC3的发射极和集电极与三极管开关电路34连接。

三极管开关电路34包括第十九电阻R19、第二十电阻R20、第三二极管D3、第三三极管Q3和自恢复保险丝F1。第二十电阻R20的一端与第三光耦PC3的发射极连接，第二十电阻R20的另一端接地，第十九电阻R19的一端、第三三极管Q3的基极与第三光耦PC3的集电极连接，第十九电阻R19的另一端与第三三极管Q3的发射极、第三二极管D3的负极连接且其连接端与24V电压连接，第三三极管Q3的集电极、第三二极管D3的正极与自恢复保险丝F1的一端连接，自恢复保险丝F1的另一端与注塑机控制器的输入端连接。当第三光耦隔离电路33中的第三光耦PC3导通时，第三三极管Q3导通，自恢复保险丝F1输出STOFB高电平信号，此信号输出给注塑机控制器。

本发明的一种安全转矩关断功能电路的原理是：当应用设备例如注塑机的系统无故障输出时，两个接口输入端STO1+和STO1-之间输入24V级别(15V～30V)控制电压，第一稳压二极管ZD1导通，接着第一光耦PC1的正相端和反相端有电流通过，使得第一光耦PC1的集电极和发射极导通，接着第三稳压二极管ZD3导通，第一三极管Q1也导通，第一三极管Q1的集电极端有电压输出给驱动器中的驱动板，为控制IGBT的开通和关断提供电压。另一方面，第三电压比较电路16将5V电压，经过电阻分压后输入到第三比较器U1C的同相输入端，第三电压比较电路16将第一IGBT控制电源开关电路15中的输出电压，经过电阻分压后输入到第三比较器U1C的反相输入端，电压经过比较后从第三比较器U1C的输出端输出比较后的信号，当上述第一三极管Q1的集电极端有电压输出时，第三比较器U1C反相输入端电压比同相输入端电压高，第三比较器U1C的输出端输出低电平信号，并通过第二十一电阻R21，输出STO1out低电平信号，即正常工作信号给电机驱动器中的主板。

此外，第一电压比较电路31将5V电压，经过电阻分压后输入到第一比较器U1A的同相输入端，第一电压比较电路31将第一IGBT控制电源开关电路15中的输出电压，经过电阻分压后输入到第一比较器U1A的反相输入端，电压经过比较后从第一比较器U1A的输出端输出比较后的信号，当上述第一三极管Q1的集电极端有电压输出时，第一比较器U1A反相输入端电压比同相输入端电压高，第一比较器U1A的输出端输出低电平信号，使第三光耦PC3导通，由此也使第三三极管Q3导通，24V高电平通过第三三极管Q3、自恢复保险丝F1后输出STOFB高电平信号，即正常工作信号反馈给注塑机控制器。

Claims (10)

1.一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。

2.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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。

3.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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十二极管的负极连接，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。

4.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，所述第一光耦隔离电路包括第一光耦，所述第一光耦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。

5.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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。

6.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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。

7.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十一电容、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。

8.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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、第十一电阻的一端、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。

9.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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。

10.如权利要求1所述的安全转矩关断功能电路，其特征在于，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。