ZHCU523C July 2018 – March 2021 TPS274160
2.3.3 L+ 電源
IO-Link 主站必須為 L+ 線路提供至少 200mA 電流能力，并可在 50ms 內(nèi)提供 400mA 脈沖。該規(guī)范在 表 2-4 中有明確規(guī)定。
| 屬性 | 參數(shù)名稱 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 注釋 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VSM | 器件的電源電壓 | 20 | 24 | 30 | V | 請參閱 IO-Link 接口和系統(tǒng)規(guī)范版本 1.1.22 中的 電平定義 |
| ISM | 器件的電源電流 | 200 | 不適用 | 不適用 | mA | 超過 200mA 需要外部電源 |
| ISIRM | 器件的電流脈沖能力 | 400 | 不適用 | 不適用 | mA | 在端口供電上電后，主站必須保證在 18V 下至少 50ms 的電流能力 |
為實現(xiàn)這一功能，本設計使用了 TPS4H160 器件。該器件為四通道高側(cè)開關，提供可編程電流限值，并帶有電流檢測輸出，連接至 MCU。因此，每個通道具備短路保護，MCU 可監(jiān)測各端口電流并檢測故障。
滿足 ISm 要求相對容易，只需使用 R(DS)on 足夠低的任意器件即可實現(xiàn)。然而，要滿足 ISIRm 要求更為困難，因為結(jié)到環(huán)境的功率耗散是限制因素。當輸出短路或需要給大電容器充電時，器件短時功率耗散可達 400mA × 30V = 12 W。若設計驅(qū)動超過最小 400mA 電流，功耗可能更高。
在 L+ 線路上給帶有靜態(tài)負載的大電容器充電（IO-Link 器件的常見場景）會稍微緩解功率耗散壓力，因為 L+ 電壓升高，F(xiàn)ET 壓降下降，功率耗散也隨之減少。
然而，由于功率無法快速傳導至 PCB 或散熱器，主要限制因素仍在器件封裝上。
請參閱 IO-Link 套件 2015 及修訂版 1.0 第 4.4 節(jié) 中的 上電最大器件消耗 表格，以查看詳細規(guī)范及其對“上電后前 50ms 內(nèi)產(chǎn)生20mAs 的 400mA 電流”的定義。
根據(jù)此規(guī)范擴展，L+ 輸出測試定義為并聯(lián) 1000μF 大電容器和 150Ω 電阻的負載，用于模擬具有靜態(tài)負載和大輸入電容器的器件。
圖 2-10 高側(cè)開關原理圖高側(cè)開關配置為將電流限制在 0.6A，此電流值用于滿足 L+ 啟動特性要求。若電流過高，器件封裝無法承受電容器充期間的電功率耗散，器件將關閉以降溫，并重新啟動。
電流檢測配置為在最大輸出電壓 1.8V 時可測量到 0.7A（由 IDK 上 AM4379 器件的 ADC 提供）。由此形成的原理圖如 圖 2-10 中所示。TPS4H160 器件在出現(xiàn)熱錯誤后可設置兩種行為：自動重試或關閉，本設計配置為關閉，直至再次使能。
若有其他需求，或允許帶中斷的啟動行為，則每端口 1A 的較高電流是可行的，并可在啟動時正常工作。