LTC2874如何在保持IO-Link特性和功能的情況下為SIO 負(fù)載提供較大的電流

當(dāng)一個(gè)IO-Link 主控器上電時(shí)，它詢問每個(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(tǒng)器件和支持 IO-Link 標(biāo)準(zhǔn)的器件在同一個(gè)系統(tǒng)中無縫地工作。

LTC2874 的額定 CQ 輸出電流為 110mA。通過并聯(lián)多個(gè)通道可以獲得高達(dá) 440mA 的較高電流。雖然這超過了 IO-Link 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格限制，但是有些非標(biāo)準(zhǔn) SIO 應(yīng)用有可能要求供應(yīng)更大的電流和 / 或必需保持 4 個(gè)獨(dú)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(fù)載提供較大的電流 (被稱為 SIO+ 模式)，同時(shí)保持 LTC2874 的 IO-Link 特性和功能。

圖 1：LTC2874四通道IO-Link主控器配置了具有3個(gè)高電流

SIO端口(SIO+)和1個(gè)具L+熱插拔功能的標(biāo)準(zhǔn)SIO電流端口

如圖1 中的端口 1–3 所示，通過把通道的熱插拔控制器輸出連接至其對(duì)應(yīng)的 CQ 引腳，即可在SIO+ 模式中提供任意大的供電電流。對(duì)于高電流端口，L+ 的熱插拔功能是不可用的；但是，對(duì)于那些期望擁有該功能的應(yīng)用，則可增設(shè)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 SPI 寄存器接口來控制，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(jié)負(fù)責(zé)控制 L+ MOSFET。在SIO+ 模式中，開關(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(yùn)行狀態(tài)的情況下不會(huì)損壞，但是建議不要執(zhí)行該操作模式，因?yàn)檩敵霾ㄐ蔚纳仙拖陆弟壽E是非單調(diào)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(xiàn)。

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(shè)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(yīng)對(duì)電壓、電流和安全工作區(qū) (SOA) 要求。更多詳情請(qǐng)見 LTC2874 產(chǎn)品手冊(cè)。

MOSFET 的輸出電容給IO-Link 標(biāo)準(zhǔn)所允許的 1nF 最大值貢獻(xiàn)了約60pF。

由于該電路并聯(lián)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因此那個(gè)閑置的驅(qū)動(dòng)器充當(dāng)著工作驅(qū)動(dòng)器上的一個(gè)容性負(fù)載。當(dāng)工作驅(qū)動(dòng)器改變狀態(tài)時(shí)，它將在閑置驅(qū)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(qū)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。為了防止充電電流脈沖在工作驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生振鈴，應(yīng)最大限度地減小 MOSFET 源極和C/Q 驅(qū)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(qū)動(dòng)一個(gè)阻性負(fù)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(fù)載分別為 56Ω 和 200Ω。

圖2：SIO+操作

圖3：一個(gè)支持SIO+模式之端口的IO-Link操作(C/Q在COM3速度)