CN112117952A - 马达驱动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开为一种马达驱动系统及控制方法，马达驱动系统具有两个安全扭矩关断模块，以实现双路冗余设计，进而提升马达驱动系统的安全性，此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断安全扭矩关断模块是否存在故障问题。马达驱动系统确保其安全扭矩关断模块符合相关安全规范。

Description

马达驱动系统及控制方法

技术领域

本公开为一种马达驱动系统及控制方法，特别涉及一种具有两个安全扭矩关断模块的马达驱动系统及其控制方法，用以实现双路冗余设计，并可对安全扭矩关断模块进行故障诊断。

背景技术

在现有技术中，为防止具马达的电动机意外起动，或避免发生有人身损害的事故，人们针对马达系统类的相关产品，例如变频器(inverter)及伺服电机驱动器(servo motordrive)等，提出了安全扭矩关断(Safety torque off)功能的要求。安全扭矩关断功能能使电动机达到无扭矩状态，即安全扭矩关断功能可以用作停止电动机(例如电动机的过热保护、过速保护或紧急停止)的致动过程，也可以用作防止电动机有不期望的启动及致动。

因此，如何提高安全扭矩关断电路的安全性，以及如何在安全扭矩关断电路可能存在故障问题导致无法正常运行时，事先进行故障诊断，借此使安全扭矩关断电路符合平均诊断覆盖率(Average Diagnostic Coverage，DCavg)以及安全故障失效比率(SafeFailure Fraction，SFF)的相关安全需求，为目前的研发重点。

发明内容

本公开的目的为提供一种马达驱动系统及控制方法，其具有两个安全扭矩关断模块，以实现双路冗余设计，进而提升马达驱动系统的安全性。此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断安全扭矩关断模块是否存在故障问题。更甚者，本公开有利于提高安全扭矩关断模块的安全性，并在安全扭矩关断模块可能有故障时，提前执行故障诊断，以确保安全扭矩关断模块满足平均诊断覆盖率(DCavg)和安全故障失效比率(SFF)。

为达上述目的，本公开的一实施方式为提供一种马达驱动系统，用于驱动一马达，包含控制单元、第一安全扭矩关断模块、第二安全扭矩关断模块、第一栅极驱动电路、第二栅极驱动电路以及诊断模块。第一安全扭矩关断模块包括第一耦合模块，且电连接于控制单元，用以接收控制单元的第一控制信号，第一安全扭矩关断模块转换第一控制信号为第一驱动信号。第二安全扭矩关断模块包括第二耦合模块，且电连接于控制单元，用以接收控制单元的第二控制信号，第二安全扭矩关断模块转换第二控制信号为第二驱动信号。第一栅极驱动电路电连接于第一安全扭矩关断模块，用于接收第一驱动信号，第一栅极驱动电路驱动一高压侧开关，该高压侧开关电连接于马达。第二栅极驱动电路电连接于第二安全扭矩关断模块，用于接收第二驱动信号，第二栅极驱动电路驱动一低压侧开关，该低压侧开关电连接于马达。诊断模块包括微控制器，且电连接于第一安全扭矩断开模块及该第二安全扭矩断开模块，以分别接收第一驱动信号及第二驱动信号，该诊断模块比较第一驱动信号与第二驱动信号，以输出一比较结果。其中微控制器依据比较结果判断第一安全扭矩关断模块及第二安全扭矩关断模块中的任一者是否故障。

为达上述目的，本公开的另一实施方式为提供一种马达驱动系统的控制方法，包括步骤：利用控制单元，输出第一控制信号与第二控制信号分别至第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块；利用第一安全扭矩断开模块，根据第一控制信号输出第一驱动信号；利用第二安全扭矩断开模块，根据第二控制信号输出第二驱动信号；利用诊断模块，比较第一驱动信号与第二驱动信号，以输出一比较结果至微控制器；利用微控制器，根据该比较结果判断第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块为正常运行，其中该比较结果是当第一控制信号与第二控制信号为相同电压电平时，第一驱动信号与第二驱动信号为相同；以及利用微控制器，根据该比较结果判断第一安全扭矩断开模块与第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障，其中该比较结果是当第一控制信号与第二控制信号为相同电压电平时，第一驱动信号与第二驱动信号为相异。

附图说明

图1为本公开第一优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

图2为图1所示的第一控制信号、第二控制信号及诊断信号的信号时序图。

图3为本公开第二优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

图4为本公开第三优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

图5为本公开第四优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

图6为本公开第五优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

图7为本公开第六优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。

附图标记说明：

1、2、3、4：马达驱动系统

9：马达

10：开关电路

11：第一栅极驱动电路

12：第二栅极驱动电路

13、33：控制单元

14、24、34、44：第一安全扭矩关断模块

15、25、35、45：第二安全扭矩关断模块

16、36、46：诊断模块

100：高压侧开关

101：低压侧开关

140、340：第一耦合模块的第一光耦合器

341：第一耦合模块的第二光耦合器

141、241、342：第一转换电路

150、350：第二耦合模块的第一光耦合器

150、351：第二耦合模块的第二光耦合器

151、251、352：第二转换电路

160：反或(NOR)闸电路

161、361、461：第一分压电路

162、362、462：第二分压电路

363：第三分压电路

364：第四分压电路

163：第三光耦合器

164、360、460：微控制器

165、365、463：反(NOT)闸电路

S1：第一控制信号

S2：第二控制信号

Sa：第一驱动信号

Sb：第二驱动信号

SA：第一内部信号

SB：第二内部信号

Vd：诊断信号

R1：第一限流电阻

R2：第二限流电阻

R3：第三限流电阻

R4：第四限流电阻

R5：第五限流电阻

R6：第六限流电阻

R7：第七限流电阻

R8：第八限流电阻

C1：第一滤波电容

C2：第一稳压电容

C3：第二滤波电容

C4：第二稳压电容

Q1：第一PNP双极性晶体管

Q2：第二PNP双极性晶体管

Q3：第一NPN双极性晶体管

Q4：第二NPN双极性晶体管

Q5：第三NPN双极性晶体管

Q6：第四NPN双极性晶体管

RT1：第一调节电阻

RT2：第二调节电阻

RT3：第三调节电阻

RT4：第四调节电阻

RT5：第五调节电阻

RT6：第六调节电阻

RT7：第七调节电阻

RT8：第八调节电阻

RT9：第九调节电阻

RT10：第十调节电阻

Vc1：第一比较信号

Vc2：第二比较信号

Vc3：第三比较信号

Vs：电压源

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明的用，而非架构于限制本公开。

图1为本公开第一优选实施例的马达驱动系统1的电路结构示意图，图2为图1所示的第一控制信号S1、第二控制信号S2及诊断信号Vd的信号时序图。如图1及图2所示，本实施例的马达驱动系统1与马达9电连接，用以驱动马达9运行，其中马达驱动系统1可为但不限应用于电梯设备中，而马达9则用于驱动电梯设备的电梯移动。马达驱动系统1包含开关电路10、第一栅极驱动电路11、第二栅极驱动电路12、控制单元13、第一安全扭矩关断模块14、第二安全扭矩关断模块15及诊断模块16。开关电路10与马达9电连接，且包含高压侧开关100及低压侧开关101，高压侧开关100及低压侧开关101可分别为但不限于由绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)所构成。当高压侧开关100及低压侧开关101运行而进行交错地导通及截止的切换时，开关电路10便驱动马达9运行。

第一栅极驱动电路11与高压侧开关100电连接，用以在启动时，依据第一脉冲宽度调制信号而驱动高压侧开关100运行。第二栅极驱动电路12与低压侧开关101电连接，用以在启动时，依据第二脉冲宽度调制信号驱动低压侧开关101运行。控制单元13可为但不限于包含可程序化逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。于此实施例中，控制单元13更运行于运行模式或诊断模式，其中在运行模式下或诊断模式下，控制单元13利用可程序化逻辑控制器输出第一控制信号S1及第二控制信号S2。

于一些实施例中，当控制单元13运行于运行模式时，马达驱动系统1运行，而马达9则为运行或不运行。更进一步说明，当控制单元13运行于运行模式且马达驱动系统1处于正常运行状态时，控制单元13会输出分别具有第一逻辑电压电平(即高电压电平)的第一控制信号S1及第二控制信号S2，借此让马达9可以运行；当控制单元13运行于运行模式但马达驱动系统1处于紧急运行状态，例如马达9因应安全保护措施而需立即停止运行时，控制单元13会输出分别具有第二逻辑电压电平(即低电压电平)的第一控制信号S1及第二控制信号S2，借此让马达9停止运行。另外，当控制单元13运行于诊断模式时，此时马达驱动系统1运行，然马达9并不运行，且控制单元13更输出在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间做电压电平切换的第一控制信号S1，及输出在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间做电压电平切换的第二控制信号S2。控制单元13可根据电压电平的比较而诊断第一安全扭矩关断模块14与第二安全扭矩关断模块15的任何一安全扭矩关断模块是否故障，借此实现马达驱动系统1内部电路的安全性诊断。于上述实施例中，当控制单元13运行于运行模式时，第一控制信号S1及第二控制信号S2可为相同的信号，当控制单元13运行于诊断模式时，第一控制信号S1及第二控制信号S2可为相异的信号。另外，于本实施例中，第一逻辑电压电平可为高电压电平，而第二逻辑电压电平可为低电压电平，但不以此为限。

于上述实施例中，第一安全扭矩断开模块14电连接于控制单元13及第一栅极驱动电路11之间，并用以控制第一栅极驱动电路11启动与否，即当控制单元13运行于运行模式且输出具第一逻辑电压电平的第一控制信号S1时，第一安全扭矩断开模块14便对应输出可使第一栅极驱动电路11启动的第一驱动信号Sa，使第一栅极驱动电路11启动而可依据第一脉冲宽度调制信号驱动高压侧开关100进行运行；当控制单元13运行于运行模式且输出具第二逻辑电压电平的第一控制信号S1时，第一安全扭矩断开模块14所对应输出的第一驱动信号Sa便使第一栅极驱动电路11不启动，进而使高压侧开关100不运行。另外，当控制单元13运行于诊断模式时，由于第一控制信号S1在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间做电压电平的切换，故在第一安全扭矩关断模块14为正常运行的情况下，第一安全扭矩关断模块14所输出的第一驱动信号Sa同样对应地在不同的两个逻辑电压电平间进行切换。

于此实施例中，第二安全扭矩断开模块15电连接于控制单元13及第二栅极驱动电路12之间，用以控制第二栅极驱动电路12启动与否，即当控制单元13运行于运行模式且输出具第一逻辑电压电平的第二控制信号S2时，第二安全扭矩断开模块15便对应输出可使第二栅极驱动电路12启动的第二驱动信号Sb，使第二栅极驱动电路12启动而可依据第二脉冲宽度调制信号驱动低压侧开关101进行运行；当控制单元13运行于运行模式且输出具第二逻辑电压电平的第二控制信号S2时，第二安全扭矩断开模块15所对应输出的第二驱动信号Sb便使第二栅极驱动电路12不启动，进而使低压侧开关101不运行。另外，当控制单元13运行于诊断模式时，由于第二控制信号S2在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间做逻辑电压电平的切换，故在第二安全扭矩关断模块15为正常运行的情况下，第二安全扭矩关断模块15所输出的第二驱动信号Sb同样对应地在不同的两个逻辑电压电平间进行切换。于一些实施例中，第一安全扭矩断开模块14及第二安全扭矩断开模块15的电路结构可为相同，但不以此为限。此外，第一脉冲宽度调制信号及第二脉冲宽度调制信号可分别为但不限于三相脉冲宽度调制信号。

于此实施例中，诊断模块16电连接于控制单元13、具有第一耦合模块的第一安全扭矩断开模块14及具有第二耦合模块的第二安全扭矩断开模块15，且包括反或(NOR)闸电路160。当诊断模块16接收到第一安全扭矩断开模块14所输出的第一驱动信号Sa及第二安全扭矩断开模块15所输出的第二驱动信号Sb时，诊断模块16利用反或闸电路160对第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb进行第一反或运算，并依据第一反或运算的运行结果输出诊断信号Vd，并送该诊断信号Vd回控制单元13，借此控制单元13依据诊断信号Vd诊断第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15中的任一者是否故障。

于一些实施例中，诊断模块16可选择性地输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，并可选择性地输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。因此，当第一栅极驱动电路11启动并接收第一脉冲宽度调制信号时，第一栅极驱动电路11便依据第一脉冲宽度调制信号对应驱动高压侧开关100进行导通及截止的切换。同样地，当第二栅极驱动电路12启动并接收第二脉冲宽度调制信号时，第二栅极驱动电路12便依据第二脉冲宽度调制信号而对应驱动低压侧开关101进行导通及截止的切换。

于此实施例中，第一安全扭矩断开模块14包含第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一滤波电容C1、第一耦合模块的第一光耦合器140及第一转换电路141。第一限流电阻R1包含第一端及第二端，并且第一限流电阻R1的第一端与控制单元13电连接。第二限流电阻R2包含第一端及第二端，并且第二限流电阻R2的第一端与第一限流电阻R1的第二端电连接，且第二限流电阻R2的第二端与控制单元13电连接。第一滤波电容C1与第二限流电阻R2并联连接。第一光耦合模块的第一光耦合器140包含输入端及输出端。第一光耦合器140的输入端电连接于第一限流电阻R1的第二端与控制单元13之间。第一转换电路141电连接于第一光耦合器140的输出端及第一栅极驱动电路11之间，并用以依据第一控制信号S1输出第一驱动信号Sa。在本实施例中，第一转换电路141包含第一调节电阻RT1、第二调节电阻RT2、第三调节电阻RT3、第一PNP双极性晶体管Q1及第一稳压电容C2。第一调节电阻RT1包含第一端及第二端，且第一调节电阻RT1的第一端电连接于第一光耦合器140的输出端，第一调节电阻RT1的第二端电连接于电压源Vs。第二调节电阻RT2包含第一端及第二端，且第二调节电阻RT2的第一端电连接于第一调节电阻RT1的第一端及第一光耦合器140的输出端之间。第一PNP双极性晶体管Q1包含基极、射极和集极。第一PNP双极性晶体管Q1的基极电连接于第二调节电阻RT2的第二端，第一PNP双极性晶体管Q1的射极电连接于电压源Vs，第一PNP双极性晶体管Q1的集极电连接于第一栅极驱动电路11，且第一PNP双极性晶体管Q1的集极上的电压构成第一驱动信号Sa。第一稳压电容C2电连接于第一PNP双极性晶体管Q1的集极及接地端之间。第三调节电阻RT3电连接于第一PNP双极性晶体管Q1的集极及接地端之间。

第二安全扭矩断开模块15包含第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第二滤波电容C3、第二耦合模块的第一光耦合器150及第二转换电路151。第三限流电阻R3包含第一端及第二端。第三限流电阻R3的第一端与控制单元13电连接。第四限流电阻R4包含第一端及第二端。第四限流电阻R4的第一端与第三限流电阻R3的第二端电连接，且第四限流电阻R4的第二端与控制单元13电连接。第二滤波电容C3与第四限流电阻R4并联连接。第一光耦合器150包含输入端及输出端。第一光耦合器150的输入端电连接于第三限流电阻R3的第二端与控制单元13之间。第二转换电路151电连接于第二耦合模块的第一光耦合器150的输出端及第二栅极驱动电路12之间，用以依据第二控制信号S2输出第二驱动信号Sb。于此实施例中，第二转换电路151包含第四调节电阻RT4、第五调节电阻RT5、第六调节电阻RT6、第二PNP双极性晶体管Q2及第二稳压电容C4。第四调节电阻RT4包含第一端及第二端。第四调节电阻RT4的第一端电连接于第一光耦合器150的输出端，第四调节电阻RT4的第二端电连接于电压源Vs。第五调节电阻RT5包含第一端及第二端。第五调节电阻RT5的第一端电连接于第四调节电阻RT4的第一端及第一光耦合器150的输出端之间。第二PNP双极性晶体管Q2包含基极、射极和集极。第二PNP双极性晶体管Q2的基极电连接于第五调节电阻RT5的第二端，第二PNP双极性晶体管Q2的射极电连接于电压源Vs，第二PNP双极性晶体管Q2的集极电连接于第二栅极驱动电路12，且第二PNP双极性晶体管Q2的集极上的电压构成第二驱动信号Sb。第二稳压电容C4电连接于第二PNP双极性晶体管Q2的集极及接地端之间。第六调节电阻RT6电连接于第二PNP双极性晶体管Q2的集极及接地端之间。

于一些实施例中，诊断模块16还包含第一分压电路161、第二分压电路162及第三光耦合器163。第一分压电路161电连接于第一安全扭矩断开模块14的输出端及反或闸电路160之间，且包含两个串联连接的分压电阻，第一分压电路161用以在第一安全扭矩断开模块14输出第一驱动信号Sa时，对第一驱动信号Sa进行分压，并将分压后的第一驱动信号Sa传送至反或闸电路160。第二分压电路162电连接于第二安全扭矩断开模块15的输出端及反或闸电路160之间，且包含两个串联连接的分压电阻，第二分压电路162用以在第二安全扭矩断开模块15输出第二驱动信号Sb时，对第二驱动信号Sb进行分压，并将分压后的第二驱动信号Sb传送至反或闸电路160。第三光耦合器163电连接于反或闸电路160及控制单元13之间，用以传送反或闸电路160所输出的诊断信号Vd至控制单元13。

如图2所示，于一些实施例中，当控制单元13运行于诊断模式时，第一控制信号S1于一诊断周期中，例如时间T0～时间T6的时间区间中，在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间进行变化(即类似于高电压电平与低电压电平之间变化，其中例如：高电压电平为1，低电压电平为0)。相似地，第二控制信号S2同样于诊断周期中，在第一逻辑电压电平及第二逻辑电压电平之间进行变化(即类似于高电压电平与低电压电平之间变化，其中例如：高电压电平为1，低电压电平为0)。在该诊断周期内，第一控制信号S1及第二控制信号S2须相互配合而产生四种不同的逻辑状态，其中的第一逻辑状态为第一控制信号S1具第一逻辑电压电平而第二控制信号S2具第一逻辑电压电平，即逻辑状态为(1,1)，例如时间T0～时间T1的时间区间所示。第二逻辑状态为第一控制信号S1具第二逻辑电压电平而第二控制信号S2具第一逻辑电压电平，即逻辑状态为(0,1)，例如时间T1～时间T2的时间区间所示。第三逻辑状态为第一控制信号S1具第一逻辑电压电平而第二控制信号S2具第二逻辑电压电平，即逻辑状态为(1,0)，例如时间T3～时间T4的时间区间所示。第四逻辑状态为第一控制信号S1具第二逻辑电压电平而第二控制信号S2具第二逻辑电压电平，即逻辑状态为(0,0)，例如时间T5～时间T6的时间区间所示。应强调的是，基于防错与正确的考量，当采样时，时间T2至时间T3的期间省略，且于时间T4至时间T5的期间亦采相同的操作。另外，当控制单元13依据诊断信号Vd而确认了在该诊断周期内而第一控制信号S1及第二控制信号S2的相互配合所产生的每一种逻辑状态。优选但不限于，第二反或运算依据第一控制信号S1及第二控制信号S2，来输出参考信号作为一结果。若反或闸电路160对第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb进行第一反或运算所输出的诊断信号Vd的逻辑状态，皆符合第一控制信号S1及第二控制信号S2在对应的逻辑状态下进行第二反或运算的结果，则控制单元13便诊断出第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15皆可正常运行。如图2所示，在时间区间T5～T6时，由于控制单元13经由诊断信号Vd已确认了在第一控制信号S1及第二控制信号S2的相互配合所产生的四种逻辑状态下，反或闸电路160对第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb进行第一反或运算后所输出的诊断信号Vd的逻辑状态皆符合第一控制信号S1及第二控制信号S2在对应的逻辑状态下的第二反或运算的结果，故控制单元13便诊断出第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15皆正常。反之，在诊断周期内而第一控制信号S1及第二控制信号S2的相互配合所产生的任一种逻辑状态下，若反或闸电路160对第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb进行第一反或运算所输出的诊断信号的逻辑状态，不符合第一控制信号S1及第二控制信号S2在对应的逻辑状态下的第二反或运算的结果，则控制单元13便诊断出第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块中有至少一安全扭矩关断模块发生故障。于其它实施例中，当控制单元13诊断出第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15中有至少一安全扭矩关断模块发生故障时，控制单元13可输出警告信号，使控制马达驱动系统1整体运行的上位机(未图示)可依据警告信号而采取对应的防护措施。

当然，图2所示的第一控制信号S1及第二控制信号S2的信号时序仅为例示，并不以此为局限，即第一控制信号S1及第二控制信号S2的相互配合所产生的四种逻辑状态的先后顺序可任意设定，只要在诊断周期内，第一控制信号S1及第二控制信号S2可相互配合产生四种不同的逻辑状态即可。

由上述内容可知，由于本公开的马达驱动系统1具有第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15，且第一安全扭矩关断模块14用来驱动第一栅极驱动电路11以及高压侧开关100，而第二安全扭矩关断模块15用来驱动第二栅极驱动电路12以及低压侧开关101，故可利用第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15实现双路冗余设计。如此一来，可提升马达驱动系统1的安全性。再者，本实施例的马达驱动系统1还可在马达9需运行之前，通过诊断模块16事先主动诊断第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15中是否有安全扭矩关断模块因电路元件异常而发生故障，借此在任一安全扭矩关断模块有故障问题存在时采取必要的防护措施，例如让马达驱动系统1不运行，故更进一步提升马达驱动系统1的安全性。

于一些实施例中，诊断模块16还包含微控制器164，微控制器164与第一栅极驱动电路11及第二栅极驱动电路12电连接，用以选择性地输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，或选择性地输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。另外，诊断模块16还包含反(NOT)闸电路165，反闸电路165电连接于反或闸电路160的输出端及微控制器164。反闸电路165电连接于第一分压电路161的输出端及第二分压电路162的输出端电连接，其中反闸电路165依据反或闸电路160的输出进行反运算，以输出第一比较信号Vc1至微控制器164，且依据第一分压电路161的输出进行反运算，以输出第二比较信号Vc2至微控制器164，并依据第二分压电路162的输出进行反运算，以输出第三比较信号Vc3至微控制器164。此外，微控制器164更依据第二比较信号Vc2及第三比较信号Vc3而比较第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb是否相等(即是否为相同电压电平)，且更依据第一比较信号Vc1、第二比较信号Vc2及第三比较信号Vc3而比较诊断信号Vd是否相等于第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb经逻辑运算后的结果，以依据比较结果决定是否输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，及依据比较结果决定是否输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12，其中当微控制器164比较的结果为第一驱动信号Sa相等于第二驱动信号Sb，且诊断信号Vd相等于第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb经逻辑运算后的结果时(即代表第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15两者皆正常运行)，微控制器164输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12；反之，当微控制器164比较的结果为第一驱动信号Sa不相等于第二驱动信号Sb(即电压电平不同)，或第一比较信号Vc1不相等于第二比较信号Vc2及第三比较信号Vc3经逻辑运算后的结果时(即代表第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15中的至少一安全扭矩关断模块故障)，微控制器164不输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及不输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12，使得第一栅极驱动电路11及第二栅极驱动电路12即便分别处于启动状态，也无法分别驱动高压侧开关100及驱动低压侧开关101运行。而通过微控制器164及反闸电路165之间的相互配合，可使微控制器164被动诊断第一安全扭矩关断模块14及第二安全扭矩关断模块15中是否有安全扭矩关断模块因电路元件异常而发生故障，借此在任一安全扭矩关断模块有故障问题存在时采取必要的防护措施，如此一来，又进一步提升马达驱动系统1的安全性。

请参阅图3，其为本公开第二优选实施例的马达驱动系统的电路结构示意图。如图3所示，本实施例的马达驱动系统2的电路结构相似于图1所示的马达驱动系统1的电路结构，故于此仅以相同符号标示代表电路结构与作动相似而不再赘述。而本实施例的马达驱动系统2的第一安全扭矩关断模块24的第一转换电路241的电路结构相比于图1所示的马达驱动系统1的第一安全扭矩关断模块14的第一转换电路141的电路结构变更，本实施例的马达驱动系统2的第二安全扭矩关断模块25的第二转换电路251的电路结构相比于图1所示的马达驱动系统1的第二安全扭矩关断模块15的第二转换电路151变更，借此可因电路结构的变更而提升安全性及可靠度。

在本实施例中，第一安全扭矩关断模块24是由图1所示的第一安全扭矩关断模块14变更。相较于图1所示的第一转换电路141，第一转换电路241还包含第七调节电阻RT7、第八调节电阻RT8，第一NPN双极性晶体管Q3及第二NPN双极性晶体管Q4。第七调节电阻RT7包含第一端及第二端。第七调节电阻RT7的第一端电连接于电压源Vs。第一NPN双极性晶体管Q3包含：基极、射极和集极。第一NPN双极性晶体管Q3的基极电连接于第一调节电阻RT1的第一端与第一光耦合器140的输出端之间，第一NPN双极性晶体管Q3的射极电连接于接地端，第一NPN双极性晶体管Q3的集极电连接于第七调节电阻RT7的第二端。第八调节电阻RT8的第一端电连接于电压源Vs。第二NPN双极性晶体管Q4的基极电连接于第七调节电阻RT7的第二端与第一NPN双极性晶体管Q3的集极之间，第二NPN双极性晶体管Q4的射极电连接于接地端，第二NPN双极性晶体管Q4的集极电连接于第八调节电阻RT8的第二端。第二调节电阻RT2的第一端电连接于第八调节电阻RT8的第二端及第二NPN双极性晶体管Q4的集极之间。第一PNP双极性晶体管Q1的基极电连接于第二调节电阻RT2的第二端，第一PNP双极性晶体管Q1的射极电连接于电压源Vs，第一PNP双极性晶体管Q1的集极电连接于第一栅极驱动电路11。

于本实施例中，第二安全扭矩关断模块25是由图1所示的第二安全扭矩关断模块15变更。相较于图1所示的第二转换电路151，第二转换电路251还包含第九调节电阻RT9、第十调节电阻RT10、第三NPN双极性晶体管Q5、第四NPN双极性晶体管Q6。第九调节电阻RT9包含第一端及第二端。第九调节电阻RT9的第一端电连接于电压源Vs。第三NPN双极性晶体管Q5包含：基极、射极和集极。第三NPN双极性晶体管Q5的基极电连接于第四调节电阻RT4的第一端与第一光耦合器150的输出端之间，第三NPN双极性晶体管Q5的射极电连接于接地端，第三NPN双极性晶体管Q5的集极电连接于第九调节电阻RT9的第二端。第十调节电阻RT10包含第一端及第二端。第十调节电阻RT10的第一端电连接于电压源Vs。第四NPN双极性晶体管Q6包含：基极、射极和集极。第四NPN双极性晶体管Q6的基极电连接于第九调节电阻RT9的第二端与第三NPN双极性晶体管Q5的集极之间，第四NPN双极性晶体管Q6的射极电连接于接地端，第四NPN双极性晶体管Q6的集极电连接于第十调节电阻RT10的第二端。第五调节电阻RT5的第一端电连接于第十调节电阻RT10的第二端及第四NPN双极性晶体管Q6的集极之间。第二PNP双极性晶体管Q2的基极电连接于第五调节电阻RT5的第二端，第二PNP双极性晶体管Q2的射极电连接于电压源Vs，第二PNP双极性晶体管Q2的集极电连接于第二栅极驱动电路12。第一转换电路241与第二转换电路251内具有更多双极晶体管，信号将会放大，且测量精确度将会改善。

请参阅图4，其为本公开第三优选实施例的马达驱动系统3的电路结构示意图。本实施例的马达驱动系统3与马达9电连接，用以驱动马达9运行，其中马达驱动系统3可应用于电梯设备中，而马达9则对应为让电梯设备中的电梯移动所需使用的马达。马达驱动系统3包含开关电路10、第一栅极驱动电路11、第二栅极驱动电路12、控制单元33、具第一耦合模块的第一安全扭矩关断模块34、具第二耦合模块的第二安全扭矩关断模块35及诊断模块36。本实施例的开关电路10、第一栅极驱动电路11、第二栅极驱动电路12的电路架构与运行原理相同于图1所示的开关电路10、第一栅极驱动电路11及第二栅极驱动电路12，于此不再赘述。

于本实施例中，控制单元33用以输出第一控制信号S1及第二控制信号S2，当马达驱动系统3处于正常运行状态时，控制单元33输出分别具第一逻辑电压电平的第一控制信号S1及第二控制信号S2，借此让马达9可以运行；反之，当马达驱动系统3处于紧急运行状态，例如马达9因应安全保护措施而需立即停止运行时，控制单元33输出分别具第二逻辑电压电平的第一控制信号S1及第二控制信号S2，借此让马达9停止运行。于一些实施例中，控制单元33可为但不限于包含安全感测器(未图示)，当安全感测器感测到马达驱动系统3处于正常运行状态时，控制单元33依据安全感测器的感测结果而输出分别具第一逻辑电压电平的第一控制信号S1及第二控制信号S2；反之，当安全感测器感测到马达驱动系统3处于紧急运行状态时，控制单元33依据安全感测器的感测结果输出分别具第二逻辑电压电平的第一控制信号S1及第二控制信号S2。另外，第一控制信号S1及第二控制信号S2可为相同的信号(即具有相同电压电平)。

于本实施例，第一安全扭矩断开模块34电连接于控制单元33及第一栅极驱动电路11之间，用以控制第一栅极驱动电路11启动与否。当控制单元33输出具第一逻辑电压电平的第一控制信号S1时，第一控制信号S1驱使第一安全扭矩断开模块34产生第一内部信号SA，且驱使第一安全扭矩断开模块34的输出端亦对应输出可使第一栅极驱动电路11启动的第一驱动信号Sa，使第一栅极驱动电路11可依据第一脉冲宽度调制信号驱动高压侧开关100进行运行；当控制单元33输出第二逻辑电压电平的第一控制信号S1时，第一控制信号S1驱使第一安全扭矩断开模块34的内部产生第一内部信号SA，且第一安全扭矩断开模块34的输出端亦对应输出使第一栅极驱动电路11不启动的第一驱动信号Sa，进而使高压侧开关100不运行。

于本实施例，第二安全扭矩断开模块35电连接于控制单元33及第二栅极驱动电路12之间，用以控制第二栅极驱动电路12启动与否。当控制单元33输出具第一逻辑电压电平的第二控制信号S2给第二安全扭矩断开模块35时，第二控制信号S2驱使第二安全扭矩断开模块35产生第二内部信号SB，且驱使第二安全扭矩断开模块35的输出端亦对应输出可使第二栅极驱动电路12启动的第二驱动信号Sb，使第二栅极驱动电路12依据第二脉冲宽度调制信号驱动低压侧开关101进行运行；当控制单元33输出具第二逻辑电压电平的第二控制信号S2时，第二控制信号S2驱使第二安全扭矩断开模块35的内部产生第二内部信号SB，且第二安全扭矩断开模块35的输出端亦对应输出使第二栅极驱动电路12不启动的第二驱动信号Sb，进而使低压侧开关101不运行。

于一些实施例中，若第一安全扭矩关断模块34为正常运行，则第一内部信号SA为第一驱动信号Sa的反向。若第二安全扭矩关断模块35为正常运行，则第二内部信号SB为第二驱动信号Sb的反向。但本公开不限于此。

于本实施例中，诊断模块36电连接于第一安全扭矩关断模块34的内部及输出端而分别接收第一内部信号SA及第一驱动信号Sa。并且，诊断模块36亦电连接于第二安全扭矩关断模块35的内部及输出端而分别接收第二内部信号SB及第二驱动信号Sb。于本实施例中，诊断模块36还包含微控制器360。微控制器360判断第一内部信号SA及第二内部信号SB是否相等、第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb是否相等、第一内部信号SA是否为第一驱动信号Sa的反向以及第二内部信号SB是否为第二驱动信号Sb的反向。因此，当第一内部信号SA与第二内部信号SB反向、第一驱动信号Sa与第二驱动信号Sb反向、第一内部信号SA与第一驱动信号Sa相等，或第二内部信号SB及第二驱动信号Sb相等时，微控制器360更诊断上述情况且判断第一安全扭矩关断模块34及第二安全扭矩关断模块35中的任一者是否故障。

于一些实施例中，诊断模块36可选择性地输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，或可选择性地输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。因此，当第一栅极驱动电路11启动并接收第一脉冲宽度调制信号时，第一栅极驱动电路11便依据第一脉冲宽度调制信号而对应驱动高压侧开关100进行导通及截止的切换。同样地，当第二栅极驱动电路12启动并接收第二脉冲宽度调制信号时，第二栅极驱动电路12便依据第二脉冲宽度调制信号而对应驱动低压侧开关101进行导通及截止的切换。

于本实施例中，第一安全扭矩关断模块34由图1所示的第一安全扭矩关断模块14变更，且第一安全扭矩断开模块34还包含第五限流电阻R5、第六限流电阻R6与第一耦合模块的第二光耦合器341。第五限流电阻R5包含第一端及第二端。第五限流电阻R5的第一端电连接于控制单元33。第六限流电阻R6串联连接于第一限流电阻R1的第二端及第五限流电阻R5的第二端之间。第一耦合模块的第二光耦合器341包含输入端及输出端。第一耦合模块的第一光耦合器340的输入端与第二光耦合器341的输入端串联连接于第一限流电阻R1的第二端及第五限流电阻R5的第二端之间。第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端与第一耦合模块的第二光耦合器341的输出端串联连接于接地端与电压源Vs之间，且第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端的电压构成第一内部信号SA。第一转换电路342电连接于第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端、第二光耦合器341的输出端与第一栅极驱动电路11之间，且第一转换电路342用以依据第一控制信号S1输出第一驱动信号Sa。于本实施例中，第一转换电路342包含第一调节电阻RT1、第二调节电阻RT2、第三调节电阻RT3、第一PNP双极性晶体管Q1及第一稳压电容C2。第一调节电阻RT1包含第一端及第二端。第一调节电阻RT1的第一端电连接于第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端，第一调节电阻RT1的第二端电连接于电压源Vs。第二调节电阻RT2包含第一端及第二端。第二调节电阻RT2的第一端电连接于第一调节电阻RT1的第一端及第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端之间。第一PNP双极性晶体管Q1包含：基极、射极和集极。第一PNP双极性晶体管Q1的基极电连接于第二调节电阻RT2的第二端，第一PNP双极性晶体管Q1的射极电连接于电压源Vs，第一PNP双极性晶体管Q1的集极电连接于第一栅极驱动电路11。第一PNP双极性晶体管Q1的集极上的电压构成第一驱动信号Sa。第一稳压电容C2电连接于第一PNP双极性晶体管Q1的集极及接地端之间。第三调节电阻RT3电连接于第一PNP双极性晶体管Q1的集极及接地端之间。

于本实施例中，第二安全扭矩关断模块35由图1所示的第二安全扭矩关断模块15变更，且第二安全扭矩断开模块35还包含第七限流电阻R7、第八限流电阻R8与第二耦合模块的第二光耦合器351。第七限流电阻R7包含第一端和第二端。第七限流电阻R7的第一端电连接于控制单元33。第八限流电阻R8串联连接于第三限流电阻R3的第二端及第七限流电阻R7的第二端之间。第四限流电阻R4串联连接于第三限流电阻R3的第二端及第七限流电阻R7的第二端之间，且与第八限流电阻R8并联连接。第二耦合模块的第二光耦合器351包含输入端及输出端。第二耦合模块的第一光耦合器350的输入端与第二耦合模块的第二光耦合器351的输入端串联连接于第三限流电阻R3的第二端及第七限流电阻R7的第二端之间。第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端与第二耦合模块的第二光耦合器351的输出端串联连接于接地端与电压源Vs之间，且第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端的电压构成第二内部信号SB。第二转换电路352电连接于第一光耦合器350的输出端、第二光耦合器351的输出端与第二栅极驱动电路12之间，且第二转换电路352用以依据第二控制信号S2输出第二驱动信号Sb。于本实施例中，第二转换电路352包含第四调节电阻RT4、第五调节电阻RT5、第六调节电阻RT6、第二PNP双极性晶体管Q2及第二稳压电容C4。第四调节电阻RT4包含第一端及第二端。第四调节电阻RT4的第一端电连接于第一光耦合器350的输出端，第四调节电阻RT4的第二端电连接于电压源Vs。第五调节电阻RT5包含第一端及第二端。第五调节电阻RT5的第一端电连接于第四调节电阻RT4的第一端及第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端之间。第二PNP双极性晶体管Q2包含基极、射极和集极。第二PNP双极性晶体管Q2的基极电连接于第五调节电阻RT5的第二端，第二PNP双极性晶体管Q2的射极电连接于电压源Vs，第二PNP双极性晶体管Q2的集极电连接于第二栅极驱动电路12，且第二PNP双极性晶体管Q2的集极上的电压构成第二驱动信号Sb。第二稳压电容C4电连接于第二PNP双极性晶体管Q2的集极及接地端之间。第六调节电阻RT6电连接于第二PNP双极性晶体管Q2的集极及接地端之间。

相比于图1所示的马达驱动系统1的第一安全扭矩关断模块14仅具有两个限流电阻(R1、R2)及一个光耦合器(140)，并且马达驱动系统1的第二安全扭矩关断模块15仅具有两个限流电阻(R3、R4)及一个光耦合器(150)，由于本实施例的马达驱动系统3的第一安全扭矩断开模块34改为具有四个限流电阻(R1、R2、R5、R6)及两个光耦合器(340、341)，并且马达驱动系统3的第二安全扭矩断开模块35改为具有四个限流电阻(R3、R4、R7、R8)及两个光耦合器(350、351)，如图4所示。故，可提升第一安全扭矩断开模块34及第二安全扭矩断开模块35对于内部电路元件故障时的容错能力，以提升马达驱动系统3的安全性。

于一些实施例中，诊断模块36还包含第一分压电路361、第二分压电路362、第三分压电路363及第四分压电路364。第一分压电路361电连接于第一安全扭矩断开模块34的输出端，且第一分压电路361包含两个串联连接的分压电阻。当第一安全扭矩断开模块34输出第一驱动信号Sa时，第一分压电路361用以对第一驱动信号Sa进行分压。第二分压电路362电连接于第二安全扭矩断开模块35的输出端，且第二分压电路362包含两个串联连接的分压电阻。当第二安全扭矩断开模块35输出第二驱动信号Sb时，第二分压电路362用以对第二驱动信号Sb进行分压。第三分压电路363电连接于第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端，且第三分压电路363包含两个串联连接的分压电阻。第三分压电路363用以对第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端上的第一内部信号SA进行分压。第四分压电路364电连接于第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端，且第四分压电路364包含两个串联连接的分压电阻，第四分压电路364用以对第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端上的第二内部信号SB进行分压。

另外，诊断模块36还包含反闸电路365，反闸电路365电连接于微控制器360，且电连接于第一分压电路361的输出端、第二分压电路362的输出端、第三分压电路363的输出端及第四分压电路364的输出端。于本实施例中，反闸电路365依据第一分压电路361的输出进行反运算，以输出第一比较信号Vc1至微控制器360。反闸电路365还依据第二分压电路362的输出进行反运算，以输出第二比较信号Vc2至微控制器360。反闸电路365还依据第三分压电路363的输出进行反运算，以输出第三比较信号Vc3至微控制器360。反闸电路365亦依据第四分压电路364的输出进行反运算，以输出第四比较信号Vc4至微控制器360。此外，微控制器360通过比较第一比较信号Vc1及第二比较信号Vc2，来判断第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb是否相等。微控制器360通过比较第三比较信号Vc3及第四比较信号Vc4，来判断第一内部信号SA及第二内部信号SB是否相等。微控制器360通过比较第一比较信号Vc1及第三比较信号Vc3，来判断第一内部信号SA是否为第一驱动信号Sa的反向。以及，微控制器360通过比较第二比较信号Vc2及第四比较信号Vc4，来判断第二内部信号SB是否为第二驱动信号Sb的反向。微控制器360并依据比较结果决定是否输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，及微控制器360并依据比较结果决定是否输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。其中当微控制器360比较的结果为第一内部信号SA及第二内部信号SB相等、第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb相等、第一内部信号SA为第一驱动信号Sa的反向，或第二内部信号SB为第二驱动信号Sb的反向时，微控制器360判断第一安全扭矩关断模块34与第二安全扭矩关断模块35两者皆正常运行，且接着输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12；反之，当微控制器360比较的结果为第一内部信号SA及第二内部信号SB不相等(即反向)、第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb不相等(即反向)、第一内部信号SA不为第一驱动信号Sa的反向(即同向)或第二内部信号SB不为第二驱动信号Sb的反向(即同向)时，微控制器360判断第一安全扭矩关断模块34与第二安全扭矩关断模块35中的至少一者为故障，且接着不输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及不输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。应强调的是，当第一内部信号SA与第一驱动信号Sa为相等时，微控制器360判断第一安全扭矩关断模块34为故障，且当第二内部信号SB与第二驱动信号Sb相等时，微控制器360判断第二安全扭矩关断模块35为故障。因此，即便第一栅极驱动电路11及第二栅极驱动电路12分别被启动，也无法分别驱动高压侧开关100及驱动低压侧开关101运行。而通过微控制器360及反闸电路365之间的相互配合，可使微控制器360被动诊断第一安全扭矩关断模块34及第二安全扭矩关断模块35中是否有安全扭矩关断模块因电路元件异常而发生故障，借此在任一安全扭矩关断模块有故障问题存在时采取必要的防护措施，如此一来，可提升马达驱动系统3的安全性。

请参阅图5，其为本公开第四优选实施例的马达驱动系统3的电路结构示意图。于图4所示的实施例中，第一安全扭矩断开模块34的第一耦合模块的第一光耦合器340的输入端与第一耦合模块的第二光耦合器341的输入端串联连接，而第二安全扭矩断开模块35的第二耦合模块的第一光耦合器350的输入端与第二耦合模块的第二光耦合器351的输入端串联连接。不同于图4所示的实施例，如图5所示的一些实施例中，第一安全扭矩断开模块34的第一耦合模块的第一光耦合器340的输入端可改为与第一耦合模块的第二光耦合器341的输入端并联连接，而第二安全扭矩断开模块35的第二耦合模块的第一光耦合器350的输入端可改为与第二耦合模块的第二光耦合器351的输入端并联连接，本公开并不以此为限。

请参阅图6，其为本公开第五优选实施例的马达驱动系统4的电路结构示意图。本实施例的马达驱动系统4的电路结构及运行原理皆相似于图4所示的马达驱动系统3的电路结构及运行原理，故于此仅以相同符号标示代表电路电路结构及作动相似而不再赘述。而相较于图4所示的马达驱动系统3的第一安全扭矩断开模块34及第二安全扭矩断开模块35，本实施例的马达驱动系统4的第一安全扭矩断开模块44并不具有图4所示的第一转换电路342，故第一安全扭矩断开模块44的第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端改为电连接于第一栅极驱动电路11，所以第一安全扭矩断开模块44的第一耦合模块的第一光耦合器340的输出端上的电压构成第一驱动信号Sa。此外，本实施例的马达驱动系统4的第二安全扭矩断开模块45并不具有图4所示的第二转换电路352，故第二安全扭矩断开模块45的第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端改为电连接于第二栅极驱动电路12，所以第二安全扭矩断开模块45的第二耦合模块的第一光耦合器350的输出端上的电压构成第二驱动信号Sb。

更甚者，相较于图4所示的马达驱动系统3的诊断模块36，本实施例的马达驱动系统4的诊断模块46电连接于第一安全扭矩关断模块44的输出端而接收第一驱动信号Sa，且诊断模块46亦电连接于第二安全扭矩关断模块45的输出端而接收第二驱动信号Sb。于本实施例中，诊断模块46还包含微控制器460。微控制器460比较第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb是否相等，并依据比较结果诊断第一安全扭矩关断模块44及第二安全扭矩关断模块45中的任一者是否故障。换言之，当第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb为不同或反向时，微控制器460判断第一安全扭矩关断模块44及第二安全扭矩关断模块45中至少一安全扭矩关断模块为故障。

于一些实施例中，诊断模块46还包含第一分压电路461及第二分压电路462。第一分压电路461电连接于第一安全扭矩断开模块44的输出端，且包含两个串联连接的分压电阻。当第一安全扭矩断开模块44输出第一驱动信号Sa时，第一分压电路461用以对第一驱动信号Sa进行分压。第二分压电路462电连接于第二安全扭矩断开模块45的输出端，且第二分压电路462包含两个串联连接的分压电阻，当第二安全扭矩断开模块45输出第二驱动信号Sb时，第二分压电路462用以对第二驱动信号Sb进行分压。

另外，诊断模块46还包含反闸电路463，反闸电路463电连接于微控制器460，且电连接于第一分压电路461的输出端及第二分压电路462的输出端。于本实施例中，反闸电路463依据第一分压电路461的输出进行反运算，以输出第一比较信号Vc1至微控制器460。并且，反闸电路463依据第二分压电路462的输出进行反运算，以输出第二比较信号Vc2至微控制器460。此外，微控制器460亦通过比较第一比较信号Vc1及第二比较信号Vc2，而判断第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb是否相等。微控制器460更依据比较结果决定是否输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11，及依据比较结果决定是否输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12。当微控制器460比较的结果为第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb相等时，微控制器460输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12；反之，当微控制器460比较的结果为第一驱动信号Sa及第二驱动信号Sb不相等(即反向)时，微控制器460不输出第一脉冲宽度调制信号至第一栅极驱动电路11及不输出第二脉冲宽度调制信号至第二栅极驱动电路12，使得第一栅极驱动电路11及第二栅极驱动电路12即便分别被启动，也无法分别驱动高压侧开关100及驱动低压侧开关101运行。而通过微控制器460及反闸电路463之间的相互配合，可使微控制器460被动诊断第一安全扭矩关断模块44及第二安全扭矩关断模块45中是否有安全扭矩关断模块因电路元件异常而发生故障，借此在任一安全扭矩关断模块有故障问题存在时采取必要的防护措施，如此一来，可提升马达驱动系统4的安全性。

请参阅图7，其为本公开第六优选实施例的马达驱动系统4的电路结构示意图。请参阅图6及图7。于图6所示的实施例中，第一安全扭矩断开模块44的第一耦合模块的第一光耦合器340的输入端与第一耦合模块的第二光耦合器341的输入端串联连接，而第二安全扭矩断开模块45的第二耦合模块的第一光耦合器350的输入端与第二耦合模块的第二光耦合器351的输入端串联连接。不同于图6所示的实施例，如图7所示的实施例，第一安全扭矩断开模块44的第一耦合模块的第一光耦合器340的输入端可改为与第一耦合模块的第二光耦合器341的输入端并连联接，而第二安全扭矩断开模块45的第二耦合模块的第一光耦合器350的输入端可改为与第二耦合模块的第二光耦合器351的输入端并连联接，但本公开不以此为限。

综上所述，本公开提供一种马达驱动系统，该马达驱动系统具有两个安全扭矩关断模块，故可实现双路冗余设计，以提升马达驱动系统的安全性。此外，马达驱动系统更具有诊断功能，以诊断两个安全扭矩关断模块中是否有安全扭矩关断模块存在故障问题，借此在任一安全扭矩关断模块有故障问题存在时便可采取必要的防护措施，如此一来，更提升马达驱动系统的安全性。此外，本公开利于改善安全扭矩关断模块的安全性，且可于安全扭矩关断模块发生故障时，预先进行错误诊断，借此可确认安全扭矩关断模块符合平均诊断覆盖率(average diagnostic coverage，DCavg)以及安全故障失效率(safe failurefraction，SFF)的相关安全规范。

本公开得由熟悉本技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所涵盖的请求范围。

Claims (15)

1.一种马达驱动系统，用于驱动一马达，包含:

一控制单元；

一第一安全扭矩关断模块，包括一第一耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第一控制信号，该第一安全扭矩关断模块转换该第一控制信号为一第一驱动信号；

一第二安全扭矩关断模块，包括一第二耦合模块，且电连接于该控制单元，用以接收来自该控制单元的一第二控制信号，该第二安全扭矩关断模块转换该第二控制信号为一第二驱动信号；

一第一栅极驱动电路，电连接于该第一安全扭矩关断模块，以用于接收该第一驱动信号，该第一栅极驱动电路驱动一高压侧开关，该高压侧开关电连接于该马达；

一第二栅极驱动电路，电连接于该第二安全扭矩关断模块，以用于接收该第二驱动信号，该第二栅极驱动电路驱动一低压侧开关，该低压侧开关电连接于该马达；以及

一诊断模块，包括一微控制器，且电连接于该第一安全扭矩断开模块及该第二安全扭矩断开模块，以分别接收该第一驱动信号及该第二驱动信号，该诊断模块比较该第一驱动信号与该第二驱动信号，以输出一比较结果；

其中该微控制器依据该比较结果判断该第一安全扭矩关断模块及该第二安全扭矩关断模块中的至少一者是否故障。

2.如权利要求1所述的马达驱动系统，其中该第一安全扭矩断开模块包含:

一第一限流电阻，电连接于该控制单元；

一第二限流电阻，电连接于该第一限流电阻与该控制单元之间；

一第一滤波电容，与该第二限流电阻并联连接；

该第一耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第一限流电阻与该控制单元之间；以及

一第一转换电路，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器及该第一栅极驱动电路之间，且用以依据该第一控制信号输出该第一驱动信号；以及

其中，该第二安全扭矩断开模块包含:

一第三限流电阻，电连接于该控制单元；

一第四限流电阻，电连接于该第三限流电阻与该控制单元之间；

一第二滤波电容，与该第四限流电阻并联连接；

该第二耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第三限流电阻与该控制单元之间；以及

一第二转换电路，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器及该第二栅极驱动电路之间，且用以依据该第二控制信号输出该第二驱动信号。

3.如权利要求2所述的马达驱动系统，其中该第一转换电路包含：

一第一调节电阻，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器与一电压源之间；

一第二调节电阻，电连接于该第一调节电阻与该第一耦合模块的该第一光耦合器之间；

一第一PNP双极性晶体管，该第一PNP双极性晶体管的一基极电连接于该第二调节电阻，该第一PNP双极性晶体管的一射极电连接于该电压源，该第一PNP双极性晶体管的一集极电连接于该第一栅极驱动电路；

一第一稳压电容，电连接于该第一PNP双极性晶体管的该集极及一接地端之间；以及

一第三调节电阻，电连接于该第一PNP双极性晶体管的该集极及该接地端之间，且与该第一稳压电容并联连接；以及

其中，该第二转换电路包含：

一第四调节电阻，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器与一电压源之间；

一第五调节电阻，电连接于该第二调节电阻与该第二耦合模块的该第一光耦合器之间；

一第二PNP双极性晶体管，该第二PNP双极性晶体管的一基极电连接于该第五调节电阻，该第二PNP双极性晶体管的一射极电连接于该电压源，该第二PNP双极性晶体管的一集极电连接于该第二栅极驱动电路；

一第二稳压电容，电连接于该第二PNP双极性晶体管的该集极及该接地端之间；以及

一第六调节电阻，电连接于该第二PNP双极性晶体管的该集极与该接地端之间，且与该第二稳压电容并联连接。

4.如权利要求3所述的马达驱动系统，其中该诊断模块还包括一反或闸电路，该反或闸电路计算该第一驱动信号与该第二驱动信号，以输出一诊断信号至该控制单元，该控制单元比较该诊断信号、该第一控制信号与该第二控制信号，以判断该第一安全扭矩关断模块或该第二安全扭矩关断模块是否故障。

5.如权利要求4所述的马达驱动系统，其中该第一转换电路还包含:

一第七调节电阻，电连接于该电压源；

一第一NPN双极性晶体管，该第一NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第一调节电阻，该第一NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第一NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第七调节电阻；

一第八调节电阻，电连接于该电压源；以及

一第二NPN双极性晶体管，该第二NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第七调节电阻与该第一NPN双极性晶体管的该集极之间，该第二NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第二NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第八调节电阻；以及

其中该第二转换电路还包含：

一第九调节电阻，电连接于该电压源；

一第三NPN双极性晶体管，该第三NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第四调节电阻，该第三NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第三NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第九调节电阻；

一第十调节电阻，电连接于该电压源；以及

一第四NPN双极性晶体管，该第四NPN双极性晶体管的一基极电连接于该第九调节电阻与该第三NPN双极性晶体管的该集极之间，该第四NPN双极性晶体管的一射极电连接于该接地端，该第四NPN双极性晶体管的一集极电连接于该第十调节电阻。

6.如权利要求3所述的马达驱动系统，其中该第一安全扭矩断开模块还包含：

一第五限流电阻，电连接于该控制单元；

一第六限流电阻，串联连接于该第一限流电阻及该第五限流电阻之间，且与该第二限流电阻并联连接；以及

该第一耦合模块的一第二光耦合器，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器，其中该第一耦合模块的该第一光耦合器电连接于该第一限流电阻及该第一调节电阻之间，该第一耦合模块的该第二光耦合器电连接于该第五限流电阻及该第一转换电路的该接地端之间；以及

其中，该第二安全扭矩断开模块还包含：

一第七限流电阻，电连接于该控制单元；

一第八限流电阻，串联连接于该第三限流电阻及该第七限流电阻之间，且与该第四限流电阻并联连接；以及

该第二耦合模块的一第二光耦合器，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器，其中该第二耦合模块的该第一光耦合器电连接于该第三限流电阻及该第四调节电阻之间，该第二耦合模块的该第二光耦合器电连接于该第七限流电阻及该第二转换电路的该接地端之间。

7.如权利要求6所述的马达驱动系统，其中该第一耦合模块的该第一光耦合器与该第二光耦合器串联或并联连接，以及该第二耦合模块的该第一光耦合器与该第二光耦合器串联或并联连接。

8.如权利要求1所述的马达驱动系统，其中该第一安全扭矩断开模块包含：

一第一限流电阻，电连接于该控制单元；

一第二限流电阻，电连接于该第一限流电阻与该控制单元之间；

一第一滤波电容，与该第二限流电阻并联连接；以及

该第一耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第一限流电阻与该第一栅极驱动电路之间；以及

其中，该第二安全扭矩断开模块包含:

一第三限流电阻，电连接于该控制单元；

一第四限流电阻，电连接于该第三限流电阻与该控制单元之间；

一第二滤波电容，与该第四限流电阻并联连接；以及

该第二耦合模块的一第一光耦合器，电连接于该第三限流电阻与该第二栅极驱动电路之间；以及

其中，该第一安全扭矩断开模块还包含：

一第五限流电阻，电连接于该控制单元；

一第六限流电阻，串联连接于该第一限流电阻及该第五限流电阻之间，且与该第二限流电阻并联连接；以及

该第一耦合模块的一第二光耦合器，电连接于该第一耦合模块的该第一光耦合器，且电连接于该第五限流电阻与一接地端之间；以及

其中，该第二安全扭矩断开模块还包含：

一第七限流电阻，电连接于该控制单元；

一第八限流电阻，串联连接于该第三限流电阻及该第七限流电阻之间，且与该第四限流电阻并联连接；以及

该第二耦合模块的一第二光耦合器，电连接于该第二耦合模块的该第一光耦合器，且电连接于该第七限流电阻与该接地端之间。

9.如权利要求8所述的马达驱动系统，其中该第一耦合模块的该第一光耦合器与该第二光耦合器串联或并联连接，以及该第二耦合模块的该第一光耦合器与该第二光耦合器串联或并联连接。

10.一种马达驱动系统的控制方法，包括：

利用一控制单元，输出一第一控制信号与一第二控制信号分别至一第一安全扭矩断开模块与一第二安全扭矩断开模块；

利用该第一安全扭矩断开模块，根据该第一控制信号输出一第一驱动信号；

利用该第二安全扭矩断开模块，根据该第二控制信号输出一第二驱动信号；

利用一诊断模块，比较该第一驱动信号与该第二驱动信号，以输出一比较结果至一微控制器；

利用该微控制器，根据该比较结果判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块为正常运行，其中该比较结果是当该第一控制信号与该第二控制信号为相同电压电平时，该第一驱动信号与该第二驱动信号为相同；以及

利用该微控制器，根据该比较结果判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障，其中该比较结果是当该第一控制信号与该第二控制信号为相同电压电平时，该第一驱动信号与该第二驱动信号为相异。

11.如权利要求10所述的控制方法，其中根据该比较结果判断为故障的步骤包括步骤：利用该微控制器，当该第一驱动信号与该第二驱动信号为不同电压电平时，判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障。

12.如权利要求11所述的控制方法，还包括步骤：

利用该诊断模块，对该第一驱动信号与该第二驱动信号进行一第一反或运算，以输出一诊断信号至该控制单元；

利用该控制单元，对该第一控制信号与该第二控制信号进行一第二反或运算，以输出一参考信号，其中该第一控制信号为一高电压电平或一低电压电平，以及该第二控制信号为一高电压电平或一低电压电平；

利用该控制单元，比较该诊断信号与该参考信号；以及

利用该控制单元，当该诊断信号与该参考信号不相匹配时，判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障。

13.如权利要求10所述的控制方法，还包括步骤：

利用该第一安全扭矩断开模块，根据该第一控制信号输出一第一内部信号，且根据该第一内部信号输出该第一驱动信号；

利用该第二安全扭矩断开模块，根据该第二控制信号输出一第二内部信号，且根据该第二内部信号输出该第二驱动信号；以及

利用该诊断模块，比较该第一内部信号、该第一驱动信号、该第二内部信号与该第二驱动信号的每两者，以输出该比较结果至该微控制器。

14.如权利要求13所述的控制方法，其中根据该比较结果判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障的步骤包括：

利用该微控制器，当该比较结果为该第一内部信号与该第一驱动信号为相同电压电平时，判断该第一安全扭矩断开模块为故障；以及

利用该微控制器，当该比较结果为该第二内部信号与该第二驱动信号为相同电压电平时，判断该第二安全扭矩断开模块为故障。

15.如权利要求13所述的控制方法，其中根据该比较结果判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障的步骤包括：利用该微控制器，当该比较结果为该第一内部信号与该第二内部信号为不同电压电平时，判断该第一安全扭矩断开模块与该第二安全扭矩断开模块中的至少一者为故障。

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