ADI的智能工廠專業(yè)知識(shí)助您選擇合適的IO-Link從站收發(fā)器

作者：Michael Jackson和Brian Condell

出色的IO-Link從站收發(fā)器應(yīng)能夠全方面滿足應(yīng)用要求。這是智能工廠系列的最后一篇博文，討論了選擇IO-Link從站收發(fā)器時(shí)需要考慮的因素，并說(shuō)明了ADI公司IO-Link收發(fā)器產(chǎn)品系列的特性如何幫助盡可能簡(jiǎn)化這一過(guò)程。請(qǐng)點(diǎn)擊此處查看之前的博文。

連接器引腳功能

選擇IO-Link從站收發(fā)器時(shí)，我們先要考慮該器件支持的連接器引腳功能的數(shù)量和類型。有些智能工廠器件可能只需要一個(gè)C/Q引腳來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸/切換，MAX22514非常適合此類任務(wù)。有些器件可能需要IO-Link連接，其中包括額外的數(shù)字輸入(DIN)，以傳輸來(lái)自基本傳感器或按鈕開(kāi)關(guān)的信號(hào)。在這種情況下，MAX22515是更好的選擇。還有些器件可能還需要將DIN配置為數(shù)字輸出(DO)，而MAX22513提供了這種額外的自由度。

圖1.IO-Link從站收發(fā)器上的端口引腳功能

小尺寸

隨著工業(yè)運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化程度不斷提高，工廠車間的設(shè)備密度也在迅速增加。這迫使IO-Link傳感器和執(zhí)行器不斷縮小，使收發(fā)器封裝尺寸成為關(guān)鍵特性。設(shè)計(jì)可放入超小型外殼的IO-Link器件并非易事，而采用2.5 x 2mm WLCSP（晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝）的MAX22515可以幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

集成度高、熱耗散低

傳感器和執(zhí)行器外殼不斷縮小會(huì)導(dǎo)致一個(gè)意外后果，即表現(xiàn)為熱量形式的功耗成為更大的問(wèn)題。IO-Link從站通常從IO-Link主站（24V電源）獲取電源，但僅需要低數(shù)字電平電壓(3-5V)即可運(yùn)行。電壓大幅下降會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的功率浪費(fèi)。傳統(tǒng)方法是使用外部DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，但額外的元件會(huì)導(dǎo)致增加電路板尺寸。具有高效率全集成式DC-DC轉(zhuǎn)換器的IO-Link收發(fā)器可以順利解決此問(wèn)題，例如MAX22513或者M(jìn)AX22514，前者可通過(guò)低輸出電阻驅(qū)動(dòng)器（典型值2Ω）提供高達(dá)300mA的電流，后者則通過(guò)2.4 Ω驅(qū)動(dòng)器提供高達(dá)200mA的電流。

圖2.外殼橫截面，可見(jiàn)采用集成有DC-DC轉(zhuǎn)換器的MAX22513可節(jié)省大量空間

同樣，帶有集成振蕩器（充當(dāng)管理通信鏈路的從站微控制器的時(shí)鐘源）的IO-Link收發(fā)器可以節(jié)省空間并簡(jiǎn)化物料清單(BOM)。MAX22513和MAX22514均具有集成振蕩器。

穩(wěn)健性

工廠車間條件嚴(yán)苛、不容怠慢，若沒(méi)有充分的保護(hù)措施抵御瞬時(shí)浪涌和靜電放電(ESD)，敏感的半導(dǎo)體電路將很快遭到破壞。ADI公司的IO-Link收發(fā)器集成了±60V電纜接口保護(hù)功能，具備應(yīng)對(duì)工業(yè)環(huán)境嚴(yán)苛條件所需的堅(jiān)固耐用性能。此外，這些收發(fā)器具有可調(diào)限流值和擺率的發(fā)送器，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)越的電磁兼容性(EMC)。

LED驅(qū)動(dòng)器

某些應(yīng)用需要IO-Link收發(fā)器來(lái)驅(qū)動(dòng)外部狀態(tài)LED，而MAX14827A和MAX14828可提供此功能。

圖3.配置為驅(qū)動(dòng)LED的MAX14827A IO-Link從站收發(fā)器

通信和控制接口

從站微控制器帶有各種通信和控制接口，為了實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的靈活性，ADI公司的IO-Link收發(fā)器支持不同的接口選項(xiàng)，包括：

• SPI - MAX22514或MAX22513
• I2C - MAX22513或MAX22515
• 引腳模式 - MAX22515

總結(jié)

本系列博客文章介紹了IO-Link如何充分體現(xiàn)“智能工廠”概念。這種多功能接口簡(jiǎn)化了與智能傳感器和執(zhí)行器的通信，將信號(hào)傳輸與電纜供電技術(shù)相結(jié)合。隨著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)日益互連和智能化以適應(yīng)集中控制和優(yōu)化生產(chǎn)的需求，它已成為關(guān)鍵賦能因素之一。下表總結(jié)了ADI公司IO-Link產(chǎn)品系列中從站收發(fā)器的特性。

說(shuō)明:

圖4.ADI公司IO-Link從站收發(fā)器產(chǎn)品系列及特性表格