概述
变速驱动器广泛用于各种应用中，包括机器人和计算机数字控制(CNC)机器。安全一直是大家非常关心的问题，因为这些与人类息息相关的系统，总会涉及到维护和运动控制。
特性
实施符合EN 61800-5-2规定要求的安全制动控制。
保持制动器的额定电压为24V，电流高达2A，可由独立的控制信号控制。
双向开关控制提高了操作安全性。
自诊断包括开路检测和过流保护。
高端开关故障检测
通过快速降低止动制动器的电流，止动制动器可以快速应用。
可以选择降低抱闸的输出电压，从而降低功耗。
应用
伺服驱动、机器人和CNC
闸控制器
1.系统概述
在自动化生产过程中有许多危险因素，尤其是垂直移动情况下的重力。如果供电故障或者刹车装置失灵，后果不堪设想。
方框图
系统规范
2.系统方框图
下面是系统框图：
该电路板由两个外部24V电源供电。MCU和数字隔离器的VCC1由LMZ14201简易开关通过24V电源提供的3.3V输出供电。高端开关和数字隔离器的VCC2由TPS7B6933 LDO通过24V电源提供的3.3V输出供电。
系统具有过载、短路和过热保护，并能检测开路负载。TPS27S100的状态输出引脚将产生对应于开路负载检测、短路和过热保护的故障信号。系统将通过隔离器将故障信号反馈给MCU。
来自制动线圈的电压反馈可用于监控意外接通，也可用于调节来自制动线圈的电压。您可以选择ULN2003A低端开关上的PWM功能来控制制动线圈的峰值和保持电流。
3.系统原理
（1）直流电压输入
这种设计适合在24V (15) DC电压下运行。电路板上有两个独立的连接器，用于向初级侧和次级侧提供24V电源。J1是向初级侧提供24V DC电压的输入连接器。
DC电压可在连接器J2应用于该参考设计。TVS3300是一款33V精密箝位电路，采用双向配置连接，在高压瞬变期间提供保护。电感器L1和电容器C8构成电力滤波器。
（2）低功耗四通道数字隔离器
MCU IS07142数字隔离器发送控制信号，以独立驱动高端和低端开关。此外，高端开关status引脚的输出(可以提供故障条件的诊断范围)和制动线圈的电压反馈将通过数字隔离器反馈给MCU。下图显示了IS07142的电路。
数字隔离器IS07142原理图和电路
LMZ14201简单开关产生的3.3V电压施加于VC的入口。C12(0.1)F用作VCCI引脚的本地消灾电容。隔离器的EN1引脚连接到高电平，以使能原边的输出通道。
TPS7B6933 LDO产生的3.3V电压施加于VCC2引脚。C13(0.1 F)用作VCC2引脚的本地去耦电容。隔离器的EN2引脚连接到高电平，以使能副边的输出通道。
（3）高侧开关
使用TPS27S100作为高端开关。下图显示了高端开关的电路。
高端开关TPS27S100电路原理图
该开关由24V外部电源供电。IN引脚是用来激活开关的控件。输入信号由单片机提供。连接到CL引脚的电阻设置电流限值。
该设计旨在获得2A的电流极限。用于设置该限值的电阻值可通过以下公式计算：
使能引脚(DIAG_EN)永久连接到3.3V供电轨，用于连续诊断监控。FLT引脚是开漏诊断状态输出。电阻器R14是连接的上拉电阻器，用于获得数字信号输出。
当检测到过流、短路、热关断或开路条件时，FLT引脚将变为低电平。输出引脚通过连接器J5连接到制动线圈的一端。R19和D4形成一个GND网络，保护器件免受反向电流的影响。电阻器R15、R16和R17被连接以在过流的情况下为MCU提供保护。
（4）低侧开关
该参考设计使用ULN2003A作为低端开关，它是一个大电流达林顿晶体管阵列。下图显示了低端开关的电路。
低端开关U L N2003A电路原理图
ULN2003A由七个达林顿晶体管对组成，每个晶体管对的额定电流为500mA。所有晶体管对并联连接，因此可以提供更高的电流。用于激活开关的输入信号由MCU提供。开关的输出通过系统连接器J5提供给制动线圈的另一端。
（5）缓冲器电路
下图显示了连接在制动线圈两端的缓冲电路。开关接通时，如果电流减小，线圈的电感会产生极性相反的电压，损坏开关。
电阻器R20和R25与通信二极管D3串联连接，并且它们与制动线圈作为一个整体并联连接，以提高制动线圈的去磁速度，从而保护开关免受高反向电压瞬变的影响。
（6）来自制动线圈的电压反馈
制动线圈的电压反馈取自低端开关，然后通过数字隔离器馈入MCU。反馈过程是监控输出电压，并相应调整低端开关的输入PWM信号。
电阻分压器用于将电压从24V降低到3.3V，以将其提供给MCU。下图显示了制动电压反馈电路。
制动电压反馈电路示意图
（7）电源
1）使用LMZ14201生成3.3V电压
LMZ14201是一个降压DC/DC电源模块，用于向原边供电。这种器件通常用于将较高的DC电压转换成较低的DC电压，最大输出电流为1A。在本设计中，LMZ14201用于将24V输入电压转换为3.3V，从而为隔离器的原边和MCU供电。下图显示了LMZ14201的电路。
使用LMZ14201产生3.3V电压的原理图
输出电压由连接在VO和地之间的两个电阻组成的分压器决定。分压器的中点连接到FB输入。FB电压与0.8V内部基准电压进行比较。正常工作下，当FB引脚上的电压降至0.8V以下时，导通时间周期将开始。
的主MOSFET导通时间段会导致输出电压上升，FB上的电压超过0.8V只要FB上的电压高于0.8V，导通时间段就不会出现。
调节后的输出电压由外部分压电阻R5和R4决定：
整理一下条目，能达到所需输出电压的两个反馈电阻的比值如下：
所选电阻器的电阻值必须在1。参考设计使用3.32k的R5和1.07k的R4来产生3.3V的输出电压
2）使用TPS7B6933生成3.3V电压
副边的数字隔离器需要一个3.3V电源供电。因此，在本设计中，使用TPS7B6933将24V转换为3.3V，以应用于隔离器的副边和高端开关。展示了TPS7B6933的应用路线。
使用TPS7B6933产生3.3V电压的原理图
4. PCB概述
下图是PCB的俯视图。图中突出显示了高端和低端开关。
PCB俯视图
PCB布局建议：
下图分别显示了隔离层和接地分区。初级和次级铜轨通过隔离层彼此隔离。原边和副边之间的铜轨爬电距离保持在4mm。两个20针连接器JBOY3乐队和J4相距20毫米，可以连接到C2000LaunchPad。电源分为3.3V和24V两个平面。
接地层分为两层：GND1和GND2o GND1用作IS07142的原边和LM 14201器件的地。GND2用作IS07142、TPS27S100、ULN2003A和TPS7B6933器件副边的地。
