引言

 

IO-Link 是一項針對工業應用中智能傳感器和執行器點對點三線式接口的通信標準。IO-Link 把這些器件的傳統接口能力從簡單的 NC/NO 開關接口 (標準 IO 或 SIO 模式) 擴展到雙向智能接口

，後者能夠通過三種不同速度 (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 24VDC 電源引腳 (L+) 和一個公共返回引腳 (L–)。 

 

 

當一個 IO-Link 主控器上電時
，它詢問每個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係統中無縫地工作。 

 

LTC®2874 的額定 CQ 輸出電流為 110mA。通過並聯多個通道可以獲得高達 440mA 的較高電流。雖然這超過了 IO-Link 標準的規格限製，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 個獨立通道的功能。本文將說明怎樣改變 LTC2874 熱插拔通道的用途，以為 SIO 負載提供較大的電流 (被稱為 SIO+ 模式)
，同時保持 LTC2874 的 IO-Link 特性和功能。

電路描述

 

如圖 1 中的端口 1 – 3 所示，通過把通道的熱插拔控製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。對於高電流端口
，L+ 的熱插拔功能是不可用的；但是
，對於那些期望擁有該功能的應用，則可增設一個外部熱插拔控製器。如圖 1 中的端口 4 所示，未用於 SIO 輸出的 LTC2874 熱插拔控製器可用於正常的 L+ 或其他用途。

 

在正常的 IO-Link 或 SIO 操作中，L+ MOSFET 關斷
，CQ 輸出通過 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 速度進行的全速通信和喚醒脈衝發生。

 

在 SIO+ 操作期間， L+ MOSFET 通過 SPI 寄存器接口來控製，而 CQ 被停用 (TXEN 為低電平或處於 SPI 寄存器控製之下)。寄存器 0xE 的上半字節負責控製 L+ MOSFET。在 SIO+ 模式中，開關頻率被限製在大約 COM1 速度。

 

雖然 LTC2874 在 CQ 和 L+ 輸(shu)出(chu)同(tong)時(shi)處(chu)於(yu)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)不(bu)會(hui)損(sun)壞(huai)，但(dan)是(shi)建(jian)議(yi)不(bu)要(yao)執(zhi)行(xing)該(gai)操(cao)作(zuo)模(mo)式(shi)，因(yin)為(wei)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)的(de)上(shang)升(sheng)和(he)下(xia)降(jiang)軌(gui)跡(ji)是(shi)非(fei)單(dan)調(tiao)的(de)。這(zhe)些(xie)軌(gui)跡(ji)由(you)於(yu)通(tong)道(dao)之(zhi)間(jian)的(de)時(shi)序(xu)差(cha)異(yi)以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)電(dian)流(liu)限(xian)值(zhi)和(he)源(yuan)電(dian)阻(zu)的(de)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)而(er)出(chu)現(xian)。

 

SIO+ 模式的最大輸出電流由 MOSFET 和檢測電阻器 RS 的選擇來決定。電流限值由 50mV/RS 設定。圖 1 中電路的典型電流限值為 500mA。考慮到容限和變化，產生了一個 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 LTC2874 產品手冊。

 

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you於yu該gai電dian路lu並bing聯lian了le兩liang個ge驅qu動dong器qi，因yin此ci那na個ge閑xian置zhi的de驅qu動dong器qi充chong當dang著zhe工gong作zuo驅qu動dong器qi上shang的de一yi個ge容rong性xing負fu載zai。當dang工gong作zuo驅qu動dong器qi改gai變bian狀zhuang態tai時shi
，它ta將jiang在zai閑xian置zhi驅qu動dong器qi中zhong產chan生sheng一yi個ge充chong電dian電dian流liu。由you於yu MOSFET 的較大電容和 CQ 驅動器的較快邊緣速率
，因此這種影響在 IO-Link 操作期間更為顯著。為了防止充電電流脈衝在工作驅動器關斷時產生振鈴，應最大限度地減小 MOSFET 源極和 C/Q 驅動器輸出之間的寄生電感。

 

圖 2 和圖 3 示出了單個支持 SIO+ 模式的端口驅動一個阻性負載
、同時工作於 SIO+ 或正常 IO-Link 模式時的工作波形。電源電壓為 24V
，阻性負載分別為 56Ω 和 200Ω。

 

 

結論

 

LTC2874 工作於 SIO+ 模式任意大的電流可以通過把熱插拔通道改用作較高電流 SIO 驅動器來獲得。

（來源：電子創新網，作者：Eric Benedict）