瑞萨 FSoE 控制参考设计：安全电机驱动方案

瑞萨电子的 FSoE（功能安全型 EtherCAT）控制参考设计，聚焦安全电机驱动场景，以双 RX72N MCU 为核心构建冗余安全控制架构，集成工业以太网 MPU、电机控制 MCU 及电源管理器件，可实现安全数据传输与电机紧急停机控制，满足工业系统功能安全需求。瑞萨电子代理商-中芯巨能为您介绍该参考设计的核心原理及相关芯片。

一、方案核心原理与安全机制

该设计通过 “冗余监控 + 安全协议” 双重保障实现功能安全：

安全数据传输：安全传感器或 PLC 的紧急停止等安全数据，经 EtherCAT 模块传输至安全控制块，依托 FSoE 协议（工业主流安全协议）确保数据完整性；

双 MCU 冗余控制：安全控制块含两个独立 RX72N MCU，二者同步接收并校验安全数据，若任一 MCU 检测到紧急状态，均可触发电机断电，符合 IEC 61508、ISO 13849-1 国际安全标准；

交叉监控机制：两 RX72N MCU 执行相同数据处理流程，通过专用交叉监控接口实时互检，避免单器件故障导致的安全失效。

二、关键硬件模块参数

1. 核心控制器件

RX72N MCU：RXv3 内核，240MHz 运行频率，作为旗舰级 RX 系列 MCU，承担安全协议处理与紧急停机控制，支持多封装（224LFBGA、145TFLGA 等）；

RZ/N1L MPU：Arm Cortex-M3 内核（125MHz），集成工业以太网功能，负责非安全类网络数据传输，封装为 196LFBGA；

RX66T MCU：160MHz RXv3 内核，具备先进电机控制外设，适配电机转速调节等非安全控制需求，提供 64LFQFP、80LFQFP 等封装，Flash 容量覆盖 512KB-1MB。

2. 电源与监控器件

ISL85425 降压稳压器：输入电压 3V-36V，输出电流 0.5A，集成高端 FET，支持宽温工作，封装为 12DFN，为核心器件提供稳定供电；

ISL6144 ORing MOSFET 控制器：高压适配型，支持 N+1 冗余供电架构，封装含 16TSSOP、20QFN，提升电源系统可靠性；

ISL88017 电压监控器：单通道设计，6 引脚可选电压跳变点，封装为 TSOT23-6，实时监控供电电压异常。

三、软件支持与设计优势

瑞萨提供安全控制块专用软件套件，包括自测软件套件（实现器件故障自诊断）与 SIL3 系统软件套件（满足安全完整性等级 3 要求），可缩短客户开发与认证周期，降低研发成本。

设计采用 “安全块与非安全块分离” 架构，安全控制（如紧急停机）与非安全功能（如网络通信、电机调速）独立部署，简化工程师应用设计流程，适配工业机器人、智能制造设备等场景的安全电机驱动需求。

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