1.前言

今天在全球范圍內(nèi)以應(yīng)用智能信息、通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)重新定義制造業(yè)的工業(yè)革命正在逐漸形成，德國政府稱之為:“工業(yè)4.0”。

“工業(yè)4.0”的基本原則是通過連接機(jī)器、工件和控制系統(tǒng)，在整個(gè)價(jià)值鏈上下游之間構(gòu)建自動(dòng)互控的智能網(wǎng)絡(luò)。通過整合信息通信、傳感器和機(jī)器人技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)4.0概念可提高工業(yè)制造的智能化水平。

在傳感器技術(shù)領(lǐng)域，IO-Link是全球首個(gè)傳感器和致動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)化輸入輸出通信技術(shù)(IEC 61131-9)，因此，我們認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)可能被選為工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)通信接口。

這種強(qiáng)大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信基于成熟的傳感器和致動(dòng)器三線通信技術(shù)，對(duì)線材沒有任何額外的要求。因此，IO-Link不是Fieldbus現(xiàn)場總線技術(shù)，而是現(xiàn)有的成熟的傳感器和致動(dòng)器通信技術(shù)的升級(jí)進(jìn)化。

意法半導(dǎo)體的L6362A雖然是專為兼容IO-Link通信協(xié)議和工業(yè)4.0專門設(shè)計(jì)，但是仍然可用作標(biāo)準(zhǔn)通用收發(fā)器。

圖1：L6362A DFN 3x3 12L微型封裝

這款產(chǎn)品是一個(gè)三線數(shù)字接口傳感器驅(qū)動(dòng)解決方案，具有高能效、尺寸緊湊、價(jià)格親民的特點(diǎn)，可滿足現(xiàn)代傳感器和致動(dòng)器的全部要求：遠(yuǎn)程服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化、功能驗(yàn)證、診斷和監(jiān)視。

本文將主要介紹L6362A產(chǎn)品，重點(diǎn)描述產(chǎn)品特性、優(yōu)點(diǎn)和工作方式。

2.L6362A產(chǎn)品特性和優(yōu)點(diǎn)

產(chǎn)品特性

如圖2所示，L6362A單片集成3.3V/5V線性穩(wěn)壓器;SEL引腳具有輸出電壓選擇功能;最大輸出電流12mA。穩(wěn)壓器還驅(qū)動(dòng)內(nèi)部邏輯單元，通過邏輯單元中的透傳接口，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通電阻Rds(on)極低的片上輸出級(jí)(典型值1Ω)。通過IN1和IN2兩個(gè)引腳的電平可以配置輸出級(jí)(高低邊)，同時(shí)器件外部連接OUTH和OUTL可實(shí)現(xiàn)推挽配置。當(dāng)EN引腳置低邏輯電平時(shí)，輸出級(jí)關(guān)閉。電感在高邊配置下實(shí)現(xiàn)快速去磁;在推挽配置中，因?yàn)榈瓦呴_關(guān)導(dǎo)通，所以慢速去磁有效。輸出級(jí)高速傳輸性能使通信速度達(dá)到COM3(230.4 kbps)水平。

圖2：L6362A框圖

該產(chǎn)品有自我保護(hù)功能：截止限流(不耗散短路保護(hù))、過熱關(guān)斷、主動(dòng)電壓鉗位、右側(cè)引腳極性接返保護(hù)、欠壓鎖保護(hù)和EN60947-5-2和IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)電涌保護(hù)。所謂的不耗散短路保護(hù)是一項(xiàng)創(chuàng)新的電路專利技術(shù)，當(dāng)輸出級(jí)對(duì)地短路時(shí)可最大限度降低耗散功率;在多數(shù)情況下可避免過熱關(guān)斷干預(yù)。

圖3：芯片截止時(shí)的電流特性

圖4：在截止周期后過熱關(guān)斷干預(yù)

EN(過熱關(guān)斷)和OL(限流)兩個(gè)引腳可實(shí)現(xiàn)診斷功能，主微控制器還可通過OL引腳檢測IO-Link喚醒請求事件。

產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

L6362A的Rds(on)導(dǎo)通電阻在同級(jí)別產(chǎn)品中最低，不足主要競爭產(chǎn)品的十分之一，這有助于降低總功率損耗，取得極低的耗散功率，可插在高度數(shù)IP模塊插槽內(nèi)，沒有任何過熱問題。

芯片為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)透傳接口，便于開發(fā)簡易經(jīng)濟(jì)的通信解決方案，高達(dá)COM3的寬傳輸速速率范圍為高頻通信提供保證。

L6362A適用于開發(fā)IO-link應(yīng)用以及通用收發(fā)器或簡單的線路驅(qū)動(dòng)器，其多用途特性是該產(chǎn)品的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，例如，“jolly”能夠勝過任何插槽。此外，與輸出級(jí)連接非常簡易，靈活性和定制程度俱佳。

該產(chǎn)品具有出色的全方位保護(hù)功能、高可靠性和經(jīng)久的耐用性。

3.驅(qū)動(dòng)電容和電感負(fù)載

STEVAL-IFP017V3(圖5) 是意法半導(dǎo)體開發(fā)的L6362A專用評(píng)估板，為客戶測試該產(chǎn)品的工作性能提供一個(gè)簡單的應(yīng)用工具。下面我們使用該評(píng)估板分析L6362A產(chǎn)品對(duì)大電容和大電感負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力。

圖5：STEVAL-IFP017V3演示板，用于測試L6362A的阻容和電感負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力

為阻容負(fù)載充電

在環(huán)境溫度Ta=25°C時(shí)，使用芯片的高邊、低邊、推挽三種配置，給一個(gè)并聯(lián)100Ω電阻的25µF阻容負(fù)載充電，Vcc電壓在18V至30V之間。

當(dāng)使用L6362A給一個(gè)大電容充電時(shí)，主要風(fēng)險(xiǎn)是截止保護(hù)功能可能會(huì)關(guān)閉輸出級(jí)。當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，通過并聯(lián)電阻給電容充電。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，必須使用時(shí)長小于截止時(shí)間的脈沖串來驅(qū)動(dòng)輸入級(jí)(圖6)。

圖6：阻容充電波形

作者：意法半導(dǎo)體(ST) Giuseppe Di Stefano, Michelangelo Marchese