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適用于伺服驅(qū)動器和機(jī)器人的智能制動控制和診斷方案

芯片公司：德州儀器（TI）

發(fā)布時(shí)間：2018-08-03

方案介紹

變速驅(qū)動器廣泛用于各種 應(yīng)用，包括機(jī)器人和計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC) 機(jī)器。安全一直以來都是大家非常關(guān)注的問題，因?yàn)闊o論什么時(shí)候，這些與人類息息相關(guān)的系統(tǒng)都會涉及到保持和運(yùn)動控制。我們新近開發(fā)的具有內(nèi)置安全相關(guān) 特性 的驅(qū)動器摒棄了傳統(tǒng)的控制方法，無需再使用停機(jī)和轉(zhuǎn)速監(jiān)控器、限位開關(guān)、位置攝像頭和接觸器等，這大大提高了系統(tǒng)的可靠性。自動化生產(chǎn)過程中存在著大量風(fēng)險(xiǎn)因素，特別是垂直運(yùn)動情況下的重力，如果發(fā)生電源故障或制動裝置失靈，后果將不堪設(shè)想。“安全制動控制”(SBC) 功能可實(shí)現(xiàn)制動器的安全控制，從而防止吊掛荷載掉落。在 CNC 機(jī)器中，SBC 可防止由于外力作用而發(fā)生移動。SBC 符合變速驅(qū)動器的 EN 61800-5-2: 2007 功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

SBC 會提供安全的輸出信號來驅(qū)動外部機(jī)械制動器。所使用的制動器必須是安全制動器，其靜態(tài)電流用于對抗彈簧的作用力。如果電流中斷，則制動器嚙合?？刂颇K通常具有降功特性，可在制動器松脫后減少能耗或制動器發(fā)熱。具有吊掛荷載的軸上通常會使用保持制動器和行車制動器。SBC 功能通常用于控制保持制動器，且會在軸停止時(shí)立即激活。


本參考設(shè)計(jì)為額定電流最高為 2A 的保持制動器實(shí)施了 SBC 功能。本設(shè)計(jì)將 TPS27S100 用作高側(cè)智能開關(guān)，將 ULN2003A 用作低側(cè)開關(guān)。我們實(shí)施了雙開關(guān)控制來確保制動器的安全運(yùn)行。通過數(shù)字隔離器ISO7142 將制動器控制信號與控制器隔離。通過 TPS27S100，本設(shè)計(jì)可以在制動器輸出上檢測開路和短路情況，從而提高系統(tǒng)的安全性。低側(cè)開關(guān)上的 PWM 會減小制動線圈的輸出電壓，從而減少制動器通電時(shí)的功耗。負(fù)載開關(guān)消除了離散元件，提高了系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用范圍

  • 伺服驅(qū)動器、機(jī)器人和 CNC

  • 制動闡控制器


特色

? 可實(shí)施符合 EN 61800-5-2 規(guī)定要求的安全制動控制

? 具有高達(dá) 2A 電流且通過隔離式控制信號控制的 24V額定制動闡

? 可改善安全運(yùn)行的雙開關(guān)控制

? 涵蓋 開路 檢測和過流保護(hù)的自診斷功能

? 高側(cè)開關(guān)故障檢測

? 可通過快速減小制動闡電流快速應(yīng)用制動闡

? 可以選擇減小制動閘輸出點(diǎn)的電壓，從而降低功耗

系統(tǒng)方塊圖

系統(tǒng)方塊圖.png

核心器件

圖片 數(shù)據(jù)手冊 商品名稱 產(chǎn)品型號 產(chǎn)品描述 品牌 單機(jī)用量 價(jià)格 操作
電源管理芯片（PMIC） TPS7B6933QDBVRQ1 TPS7B69-Q1 汽車類高電壓超低 IQ 低壓降 (LDO) 穩(wěn)壓器 TI 1
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浪涌電流限制器（ICL） TVS3300DRVR 33V 平緩鉗位浪涌保護(hù)器件 6-WSON -40 to 125 TI 2 1.6183

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USB電源開關(guān)/負(fù)載開關(guān) ULN2003APWR 50伏7通道達(dá)林頓晶體管陣列-20C至70C TI 1
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提供的服務(wù)

PCB定制 自營工廠，可生產(chǎn)1-12層高多層板及HDI板（1-2階、盲埋孔），支持打樣及批量；打樣廠產(chǎn)能2萬㎡/月，量產(chǎn)廠占地205畝、一期設(shè)計(jì)產(chǎn)能12萬㎡/月；已通過16949汽車行業(yè)認(rèn)證。

SMT加工14條SMT生產(chǎn)線，配置進(jìn)口高端高速貼片機(jī)，支持雙面全貼、DIP插件焊接、BGA等特殊貼裝；可代開鋼網(wǎng)、可代購物料、可接受客供料，專業(yè)管理，一站解決。

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