引言

 

IO-Link 是一項針對工業(yè)應用中智能傳感器和執行器點(diǎn)對點(diǎn)三線(xiàn)式接口的通信標準。IO-Link 把這些器件的傳統接口能力從簡(jiǎn)單的 NC/NO 開(kāi)關(guān)接口 (標準 IO 或 SIO 模式) 擴展到雙向智能接口，后者能夠通過(guò)三種不同速度 (COM1 — 4.8kb/s、COM2 — 38.4kb/s 或 COM3 — 230.4kb/s) 之一的編碼轉換以發(fā)送額外的信息。除了數據引腳 (C/Q) 之外，IO-Link Type A 接口還具有一個(gè) 24VDC 電源引腳 (L+) 和一個(gè)公共返回引腳 (L–)。 

 

 

當一個(gè) IO-Link 主控器上電時(shí)，它詢(xún)問(wèn)每個(gè)連接器件以決定各器件的正確操作模式：SIO、COM1、COM2 或 COM3。這允許老式傳統器件和支持 IO-Link 標準的器件在同一個(gè)系統中無(wú)縫地工作。 

 

LTC®2874 的額定 CQ 輸出電流為 110mA。通過(guò)并聯(lián)多個(gè)通道可以獲得高達 440mA 的較高電流。雖然這超過(guò)了 IO-Link 標準的規格限制，但是有些非標準 SIO 應用有可能要求供應更大的電流和 / 或必需保持 4 個(gè)獨立通道的功能。本文將說(shuō)明怎樣改變 LTC2874 熱插拔通道的用途，以為 SIO 負載提供較大的電流 (被稱(chēng)為 SIO+ 模式)，同時(shí)保持 LTC2874 的 IO-Link 特性和功能。

電路描述

 

如圖 1 中的端口 1 – 3 所示，通過(guò)把通道的熱插拔控制器輸出連接至其對應的 CQ 引腳，即可在 SIO+ 模式中提供任意大的供電電流。對于高電流端口，L+ 的熱插拔功能是不可用的；但是，對于那些期望擁有該功能的應用，則可增設一個(gè)外部熱插拔控制器。如圖 1 中的端口 4 所示，未用于 SIO 輸出的 LTC2874 熱插拔控制器可用于正常的 L+ 或其他用途。

 

在正常的 IO-Link 或 SIO 操作中，L+ MOSFET 關(guān)斷，CQ 輸出通過(guò) TXEN、TXD 和 RXD 正常地工作。所有的 IO-Link 功能均得以保持，包括以 COM3 速度進(jìn)行的全速通信和喚醒脈沖發(fā)生。

 

在 SIO+ 操作期間， L+ MOSFET 通過(guò) SPI 寄存器接口來(lái)控制，而 CQ 被停用 (TXEN 為低電平或處于 SPI 寄存器控制之下)。寄存器 0xE 的上半字節負責控制 L+ MOSFET。在 SIO+ 模式中，開(kāi)關(guān)頻率被限制在大約 COM1 速度。

 

雖然 LTC2874 在 CQ 和 L+ 輸出同時(shí)處于運行狀態(tài)的情況下不會(huì )損壞，但是建議不要執行該操作模式，因為輸出波形的上升和下降軌跡是非單調的。這些軌跡由于通道之間的時(shí)序差異以及各種不同電流限值和源電阻的相互影響而出現。

 

SIO+ 模式的最大輸出電流由 MOSFET 和檢測電阻器 RS 的選擇來(lái)決定。電流限值由 50mV/RS 設定。圖 1 中電路的典型電流限值為 500mA?？紤]到容限和變化，產(chǎn)生了一個(gè) 400mA 的端口額定輸出電流。必須選擇合適的 MOSFET 以應對電壓、電流和安全工作區 (SOA) 要求。更多詳情請見(jiàn) LTC2874 產(chǎn)品手冊。

 

MOSFET 的輸出電容給 IO-Link 標準所允許的 1nF 最大值貢獻了約 60pF。

 

由于該電路并聯(lián)了兩個(gè)驅動(dòng)器，因此那個(gè)閑置的驅動(dòng)器充當著(zhù)工作驅動(dòng)器上的一個(gè)容性負載。當工作驅動(dòng)器改變狀態(tài)時(shí)，它將在閑置驅動(dòng)器中產(chǎn)生一個(gè)充電電流。由于 MOSFET 的較大電容和 CQ 驅動(dòng)器的較快邊緣速率，因此這種影響在 IO-Link 操作期間更為顯著(zhù)。為了防止充電電流脈沖在工作驅動(dòng)器關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生振鈴，應最大限度地減小 MOSFET 源極和 C/Q 驅動(dòng)器輸出之間的寄生電感。

 

圖 2 和圖 3 示出了單個(gè)支持 SIO+ 模式的端口驅動(dòng)一個(gè)阻性負載、同時(shí)工作于 SIO+ 或正常 IO-Link 模式時(shí)的工作波形。電源電壓為 24V，阻性負載分別為 56Ω 和 200Ω。

 

 

結論

 

LTC2874 工作于 SIO+ 模式任意大的電流可以通過(guò)把熱插拔通道改用作較高電流 SIO 驅動(dòng)器來(lái)獲得。

（來(lái)源：電子創(chuàng )新網(wǎng)，作者：Eric Benedict）