瑞薩電子的 FSoE（功能安全型 EtherCAT）控制參考設(shè)計(jì)，聚焦安全電機(jī)驅(qū)動(dòng)場景，以雙 RX72N MCU 為核心構(gòu)建冗余安全控制架構(gòu)，集成工業(yè)以太網(wǎng) MPU、電機(jī)控制 MCU 及電源管理器件，可實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸與電機(jī)緊急停機(jī)控制，滿足工業(yè)系統(tǒng)功能安全需求。瑞薩電子代理商-中芯巨能為您介紹該參考設(shè)計(jì)的核心原理及相關(guān)芯片。

一、方案核心原理與安全機(jī)制

該設(shè)計(jì)通過 “冗余監(jiān)控 + 安全協(xié)議” 雙重保障實(shí)現(xiàn)功能安全：

安全數(shù)據(jù)傳輸：安全傳感器或 PLC 的緊急停止等安全數(shù)據(jù)，經(jīng) EtherCAT 模塊傳輸至安全控制塊，依托 FSoE 協(xié)議（工業(yè)主流安全協(xié)議）確保數(shù)據(jù)完整性；

雙 MCU 冗余控制：安全控制塊含兩個(gè)獨(dú)立 RX72N MCU，二者同步接收并校驗(yàn)安全數(shù)據(jù)，若任一 MCU 檢測到緊急狀態(tài)，均可觸發(fā)電機(jī)斷電，符合 IEC 61508、ISO 13849-1 國際安全標(biāo)準(zhǔn)；

交叉監(jiān)控機(jī)制：兩 RX72N MCU 執(zhí)行相同數(shù)據(jù)處理流程，通過專用交叉監(jiān)控接口實(shí)時(shí)互檢，避免單器件故障導(dǎo)致的安全失效。

二、關(guān)鍵硬件模塊參數(shù)

1. 核心控制器件

RX72N MCU：RXv3 內(nèi)核，240MHz 運(yùn)行頻率，作為旗艦級(jí) RX 系列 MCU，承擔(dān)安全協(xié)議處理與緊急停機(jī)控制，支持多封裝（224LFBGA、145TFLGA 等）；

RZ/N1L MPU：Arm Cortex-M3 內(nèi)核（125MHz），集成工業(yè)以太網(wǎng)功能，負(fù)責(zé)非安全類網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，封裝為 196LFBGA；

RX66T MCU：160MHz RXv3 內(nèi)核，具備先進(jìn)電機(jī)控制外設(shè)，適配電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等非安全控制需求，提供 64LFQFP、80LFQFP 等封裝，F(xiàn)lash 容量覆蓋 512KB-1MB。

2. 電源與監(jiān)控器件

ISL85425 降壓穩(wěn)壓器：輸入電壓 3V-36V，輸出電流 0.5A，集成高端 FET，支持寬溫工作，封裝為 12DFN，為核心器件提供穩(wěn)定供電；

ISL6144 ORing MOSFET 控制器：高壓適配型，支持 N+1 冗余供電架構(gòu)，封裝含 16TSSOP、20QFN，提升電源系統(tǒng)可靠性；

ISL88017 電壓監(jiān)控器：單通道設(shè)計(jì)，6 引腳可選電壓跳變點(diǎn)，封裝為 TSOT23-6，實(shí)時(shí)監(jiān)控供電電壓異常。

三、軟件支持與設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

瑞薩提供安全控制塊專用軟件套件，包括自測軟件套件（實(shí)現(xiàn)器件故障自診斷）與 SIL3 系統(tǒng)軟件套件（滿足安全完整性等級(jí) 3 要求），可縮短客戶開發(fā)與認(rèn)證周期，降低研發(fā)成本。

設(shè)計(jì)采用 “安全塊與非安全塊分離” 架構(gòu)，安全控制（如緊急停機(jī)）與非安全功能（如網(wǎng)絡(luò)通信、電機(jī)調(diào)速）獨(dú)立部署，簡化工程師應(yīng)用設(shè)計(jì)流程，適配工業(yè)機(jī)器人、智能制造設(shè)備等場景的安全電機(jī)驅(qū)動(dòng)需求。

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