深圳市敏创电子有限公司

NTC热敏电阻生产厂家
专注NTC热敏电阻12年,可特殊定制

热门搜索: 热敏电阻厂家 |

您当前所在的位置:主页 > 技术文章 > 技术文章

双通道IO-Link主收发器的功耗

时间:2019-03-03 ??来源:敏创电子??编辑:热敏电阻厂家??浏览:
双通道,IO-Link的®主收发器提供了一种用于在恶劣的工业环境IO-Link通信鲁棒的接口。随着模块尺寸变。导涞拇衅骱椭葱衅髅芏炔欢显黾,管理工业传感器,执行器及其对应部件的热量非常重要,以确保长期的系统可靠性。
 
双IO-Link主收发器具有两个SPI可配置,IO-Link兼容的CQ收发器,支持标准输入和输出(SIO)作为类型1 /类型3数字输入,允许在多种模式下工作,包括SIO模式,数字输入(DI)和数字输出模式和IO-Link模式。该IC还包括两个L + _限流传感器电源控制器。根据操作模式和IC的配置,正常操作期间的功耗会有所不同。
 
本应用笔记讨论了双IO-Link主收发器正常工作时功耗的因素,包括Excel电子表格功耗计算器计算双IO-Link主收发器功耗,以便快速计算。
 
总功耗概述
要计算双IO-Link主收发器的总功耗,需要考虑多种设置和因素。总体而言,总功耗(PDIS)可包括以下任何一项:
 
1、静止的力量
2、5V稳压电源
3、功耗在CQ_驱动器中消耗
4、功率在CQ_接收器中消散
5、DI输入功率消耗
 
其他因素也会增加一些功耗,包括LED吸收电流; 然而,这些被认为是最小的,在大多数情况下可以忽略。它们不计算在计算双IO-Link主收发器功耗表电子表格中。
 
静态功耗:使用内部稳压器或外部稳压器
所述双IO-Link主收发器具有一个集成调节器,以产生在V 5V 5针。可以使能该稳压器(REG =开路/未连接)或禁用(REG = GND)。5V必须存在在V 5引脚对器件正常运行。这样,如果内部稳压器被禁用,外部5V电源必须提供5V到V 5针。双IO-Link主收发器的静态功耗在很大程度上取决于该稳压器是使能还是禁止。
 
启用后,假设V 5上没有负载,静态功率(P Q_EN)可以计算为:
 
P Q_EN =(V CC x I CC_EN)+([V CC - V 5 ] x I V5_LOAD)
 
请注意,5V稳压器可以驱动高达20mA的外部负载。从该等式可以清楚地看出,稳压器输出(V5)上的任何外部负载都会显着增加功耗。
 
示例:假设典型的IO-Link电源电压为24V,且没有外部负载施加到V5。使用此配置,最大静态功耗为:
 
P Q_EN =(24V×1.9mA)+([24V - 5V]×0mA)
 
P Q_EN = 43.2mW
 
禁用内部稳压器时,静态功耗(P Q_DIS)包括两个因素:V CC引脚上的电源引起的功耗以及V 5引脚上的电源引起的功耗:
 
P Q_DIS = P CC + P LDO5
 
P Q_DIS =(V CC ×I CC_DIS)+(V 5 x I 5)
 
从IC数据手册中,V CC电源电流从1.8mA(典型值)降至0.4mA(典型值),V5静态电流约为1.4mA。假设与上述计算中使用的V CC条件相同,则P Q_DIS功率为:
 
P Q_DIS =(V CC ×I CC_DIS)+(V 5 ×I 5)
 
P Q_DIS =(24V×0.4mA)+(5V×1.4mA)= 9.6mW + 7mW = 16.6mW
 
不同运行方式的功耗计算
SIO DO模式(CQA / CQB)
 
标准数字输出由IEC 61131-2标准定义。双IO-Link主收发器 CQ_ I / O可配置为在此模式下工作。当使用CQ_信道作为标准数字输出(SIO DO)时,重要的是在功率计算中包括所选择的CQ_电流限制。在此模式下,CQ_驱动器中消耗的功率(P CQ_D)可以计算为:
 
P CQ_DO =(R ON ×I CQLOAD 2)
 
请注意,此计算假定只有一个驱动程序在SIO DO模式下运行。如果两个驱动器都配置为此模式,则耗散功率需要乘以系数2。
 
将驱动器消耗的功率增加到静态功耗,双IO-Link主收发器在SIO DO模式下的总功耗计算如下:
 
P TOTAL = P Q + P CQ_DO
 
其中P Q是静态功耗(参见上面的“静态功耗:使用内部稳压器或外部稳压器”部分),内部稳压器使能(P Q_EN)或禁用(P Q_DIS),具体取决于所选的配置。请注意,如果两个驱动程序都配置为此模式,则CQ驱动程序中消耗的功率需要乘以系数2。
 
示例:使用带内部稳压器的24V电源(无外部负载),并使用CQA和CQB进行SIO DO操作,负载电流为200mA,总功耗为:
 
P TOTAL =(V CC ×I CC_EN)+ [2×(R ON ×I CQLOAD 2)]
 
P TOTAL =(24V×1.8mA)+ [2×(1Ω×200mA)2] = 43.2mW + 80mW
 
P TOTAL = 123.2mW
 
SIO DI模式(CQA / CQB和DIA / DIB)
标准数字输入(SIO DI)由IEC 61131-2标准定义。双IO-Link主收发器支持CQ_和DI引脚上的类型1和类型3特性在SIO DI模式下使用CQ_和/或DI_通道时,在功率计算中包含所选的电流吸收非常重要。在该模式下,CQ_或DI_接收器输入中消耗的功率P CQ_DI计算如下:
 
P CQ_DI =(V CQ_OR_DI ×I SINK)
 
请注意,此计算仅适用于一个输入。如果使用多个输入(例如,两个CQ_通道都配置为SIO DI输入),则应将此值乘以启用输入的数量。
 
将接收器消耗的功率与静态功耗相加,双IO-Link主收发器在SIO DI模式下的总功耗计算如下:
 
P TOTAL = P Q + P CQ_DI
 
其中P Q是静态功耗(参见上面的“静态功耗:使用内部稳压器或外部稳压器”部分),内部稳压器使能(P Q_EN)或禁用(P Q_DIS),具体取决于所选的配置。请注意,如果两个驱动程序都配置为此模式,则CQ驱动程序中消耗的功率需要乘以系数2。
 
示例:使用带内部稳压器的24V电源(无外部负载),并在启用2.5mA(典型值)电流吸收器的情况下配置CQA和CQB用于SIO DI操作,总功耗为:
 
P TOTAL =(V CC ×I CC_EN)+ [2×(V CQ ×I SINK)]
 
P TOTAL =(24V×1.8mA)+ [2×(24×2.5mA)] = 43.2mW + 120mW
 
P TOTAL = 163.2mW
 
IO-Link模式(CQA / CQB)
在IO-Link模式下操作双IO-Link主收发器时,CQ_通道充当两个接收器(带有用于放电线路的电流吸收器)和线路驱动器。CQ接收器输入被拉高的时间百分比必须考虑CQ电流吸收。但是,由于CQ驱动器输出驱动高阻抗,因此驱动器的I 2 R ON功耗对于此计算可忽略不计。在此模式下,CQ I / O,P IO_LINK的功耗计算如下:
 
P IO_LINK =%TIME HIGH×(V CQ ×I SINK)
 
请注意,此计算仅适用于一个I / O. 如果两个通道都用于IO-Link通信,则该值应乘以系数2。
 
将IO-Link I / O消耗的功耗与静态功耗相加,MAX14819在IO-Link模式下的总功耗计算如下:
 
P TOTAL = P Q + P IO-LINK
 
其中P Q是静态功耗(参见上面的“静态功耗:使用内部稳压器或外部稳压器”部分),内部稳压器使能(P Q_EN)或禁用(P Q_DIS),具体取决于所选的配置。请注意,如果两个驱动程序都配置为IO-Link通信,则CQ I / O中消耗的功率需要乘以系数2。
 
示例:使用带内部稳压器的24V电源(无外部负载),并为启用5.8mA(典型值)电流吸收器的IO-Link操作配置CQA和CQB(假设CQ_接收器在20%的时间内拉高在通信期间),总功耗为:
 
P TOTAL =(V CC ×I CC_EN)+ [2 x(0.2×V CQ ×I SINK)]
 
P TOTAL =(24V×1.8mA)+ [2×0.2×(24×5.8mA))] = 43.2mW + 55.7mW
 
P TOTAL = 98.9mW
 
功耗在外部组件中
双IO-Link主收发器为L + A和L + B电源控制器使用外部p通道场效应晶体管和检测电阻。L +线可能需要提供大量功率,因此在选择这些外部元件时应特别注意以最大限度地降低功耗。L +线(P L +)消耗的功率包括检测电阻(R SENSE)中消耗的功率和FET中消耗的功率:
 
P L + = [I L + LOAD 2 ×(R SENSE +(2×R ON_FET))]
 
该计算适用于一个L +电源控制器。如果两个控制器都已启用,则乘以2。
 
示例:假设500mA L +电源负载电流,电流限制设置为1A(R SENSE =15mΩ),并使用线路中的在半导体 NTTFS5116PL p通道场效应晶体管,L + A或L +的外部元件功耗B如下:
 
P L + = [I L + LOAD 2 ×(R SENSE +(2×R ON_FET))]
 
P L + = [500mA 2 ×(15m +(2×37mΩ))] =每通道22.2mW
 
使用计算双IO-Link主收发器功耗计算器
该计算双IO-Link主收发器功耗 提供了计算器,以帮助使用双IO-Link主收发器时简化功率计算。若要有效使用计算器,请按照下列步骤操作:
 
选择双IO-Link主收发器电路的电路配置:内部稳压器或外部稳压器。内部稳压器已启用(REGEN已打开):使用标记为INT_REG内部稳压器禁用(REGEN = GND)的电子表格,用于V5的外部稳压器:使用标记为EXT_REG的电子表格。
在INPUT部分的黄色框中输入电路的电压,电流和电阻值。请注意,包括两列:TYP和MAX。输入MAX列中的最大值,以获得最差/最高功耗值。
在“通道模式选择”部分中输入用于每种配置的通道数。当输入电压,电流,电阻和通道数值时,将在OUTPUT部分自动计算功耗值。
要计算电路中的总功耗:选中输出部分中适用于最终电路的每一行旁边的框。这些行中的值将添加到OUTPUT部分底部的TOTAL计算中。
计算器还包括第三个电子表格:PKG。该表旨在作为器件封装和热特性的快速参考。还包括一个简单的结温计算器。在黄色框中输入热特性以计算双IO-Link主收发器的结温。