TIDA-01599

Diseño de referencia de desconexión segura del par (STO) para accionamientos industriales evaluado p

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Información general

En esta guía de referencia, se describe un subsistema de desconexión segura de par (STO) para un inversor trifásico con controladores de compuertas IGBT aislados de entrada CMOS. El subsistema de desconexión segura del par emplea una arquitectura de doble canal (1oo2) con una tolerancia de fallo de hardware de 1 (HFT=1). Se implementa siguiendo un concepto de desconexión por corte de tensión. Cuando las entradas de desconexión segura del par dobles (STO_1 y STO_2) se activan bajo, las fuentes de alimentación correspondientes del lado principal y secundario de los seis controladores de compuerta aislados de transistores bipolares de compuerta aislada se cortan a través de interruptores de carga. Esto elimina la posibilidad de controlar y energizar el motor. El diseño de referencia de desconexión segura del par (1oo2) fue evaluado por TÜV SÜD para ser generalmente adecuado para SIL 3 y PL e/Cat. 3.

Funciones
  • Arquitectura de desconexión segura del par de doble canal (1oo2) evaluada por TÜV SÜD como apta para SIL 3 (IEC 61508) y PL e/Cat. 3 (ISO 13849)
  • El informe de TÜV, la descripción del concepto de seguridad y el sistema cualitativo FMEA están disponibles para ayudar aún más a los diseñadores a implementar el subsistema de desconexión segura del par
  • Subsistema de desconexión segura del par para inversores trifásicos con controladores de compuerta aislados de transistor bipolar de compuerta aislada de entrada de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS) como ISO5852S, UCC21750 o UCC5350
  • Receptores de entrada aislados de 24 V compatibles con ISO1211 según IEC 61131-2 y tolerancia de entrada de ± 60 V con protección contra inversión de polaridad
  • Interfaz con microcontrolador (SIL 1) para cobertura de diagnóstico de los interruptores de carga en los subsistemas de desconexión segura del par
  • Opción de monitorizar la alimentación de entrada y salida con bloqueo por baja tensión del ISO5852S a través del pin RDY y capacidades de monitorización adicionales con el sensor aislado analógico a modulación por ancho de impulsos integrado UCC21750.
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

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Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

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Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

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Archivo de trazado de capas de PCB para generar el trazado del diseño de PCB

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Controladores de compuertas aislados

ISO5852SControlador de puerta aislada monocanal de 5.7 kVrms, 2.5 A/5 A con salida dividida, STO y funciones

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Controladores de compuertas aislados

UCC5350Controlador de compuerta aislado de canal único, 5A/5A con abrazadera Miller o salidas divididas y U

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Interruptores de carga

TPS22919Interruptor de carga de 5.5 V, 1.5 A, 90 mΩ con descarga de salida ajustable

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Aisladores digitales

ISO7710Aislador digital reforzado monocanal con EMC resistente

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Controladores de compuertas aislados

ISO5452Controlador de puerta aislada monocanal de 5.7 kVrms, 2.5 A/5 A con salida dividida, STO y funciones

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IO-Link y E/S digitales

TIOS1013Controlador de salida de sensor digital con protección contra sobretensiones integrada y salida LDO

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Interruptores de lado alto

TPS27S100Interruptor de lado alto industrial de 40 V, 80 mΩ, 4 A, 1 canales con límite de corriente ajusta

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Semiconductores

ISO1211Receptor de entrada digital aislado monocanal de 24 V a 60 V para módulos de entrada digital

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Controladores de compuertas aislados

UCC21750Controlador de puerta aislada monocanal de ±10 A y 5.7 kVrms con DESATURACIÓN y pinza Miller interna

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Documentación técnica

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Tipo Título Descargar la versión más reciente en inglés Fecha
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Información sobre seguridad funcional Design Smaller Safe Torque Off (STO) Systems Using 3-Phase Smart Gate Drivers PDF | HTML 4/03/2021
Libro electrónico E-book: An engineer’s guide to industrial robot designs 12/02/2020

Recursos de diseño

Desarrollo de hardware

Kit de desarrollo
LAUNCHXL-F28027 Kit de desarrollo de LaunchPad™ F28027 de MCU Piccolo C2000

Diseños de referencia

Diseño de referencia
TIDA-00199 Diseño de referencia de fuente de alimentación de Fly-Buck de accionamiento de puerta IGBT aislada d

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