1 系统说明

电机驱动器广泛用于各种应用，例如计算机数控 (CNC)、机器人、磨床、过程控制等等。这些应用通常需要基于驱动的安全功能来降低意外和危险移动所带来的风险。驱动器内部的集成式安全功能可取代那些安装起来既费时又成本高昂的外部安全组件，如主接触器或电机接触器。此外，电子开关速度明显快于接触器或继电器等机电设备。集成式安全功能可降低危险区域中的人身伤害风险以及安装要求。

“安全转矩关闭”(STO) 功能就是这样一项实用的安全功能。可以在发生系统故障时请求或触发 STO。IEC 61800-5-2 将 STO 定义为防止扭矩生成电力向电机供电的功能。按照 IEC 60204-1 的停止类别 0，此安全子功能对应于不受控制的停止。在需要断电的情况下，STO 安全功能也非常有用，可防止意外启动。

此 STO 参考设计根据 IEC|EN 61800-5-2 实现了具有 1 (HFT = 1) 故障容错功能的双通道架构 (1oo2)。只要两个 STO 输入端都出现逻辑 1（+24V 直流），电机就可以运行。如果一个或两个 STO 输入端为逻辑 0（0V 直流）时，将通过负载开关切断六个隔离式 IGBT 栅极驱动器的初级侧和次级侧相应电源，断开栅极驱动器 IC 的电源电压会禁用隔离式栅极双极晶体管 (IGBT)，从而禁用扭矩生成的电量。

此参考设计需对两个隔离式 STO 信号进行电路级实现，以通过 CMOS 输入关闭隔离式栅极驱动器的 VCC1 和 VCC2 电源。已经在各个点提供监控功能，以便进行诊断和故障检测。假定微控制器 (SIL 1 MCU) 会通过监控 STO 输入信号以及诊断反馈信号来运行 STO 硬件的诊断。MCU 和相关诊断软件不是此参考设计的一部分。随 STO_FB 信号提供了驱动状态反馈。

本设计指南通过从各种测试结果中提取的数据来验证各设计规格的功能。

此 STO 参考设计硬件架构 (1oo2) 经过 TUEV SUED 评估，通常符合 SIL 3 和 PL e/Cat 3标准。可提供 TUEV 报告 ⁽⁶⁾、定性系统 FMEA 和系统说明 ⁽⁷⁾，进一步帮助设计人员实现 STO 子系统。