雙通道，IO-Link的®主收發(fā)器提供了一種用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境IO-Link通信魯棒的接口。隨著模塊尺寸變小，生產(chǎn)車間的傳感器和執(zhí)行器密度不斷增加，管理工業(yè)傳感器，執(zhí)行器及其對應部件的熱量非常重要，以確保長期的系統(tǒng)可靠性。
雙IO-Link主收發(fā)器具有兩個SPI可配置，IO-Link兼容的CQ收發(fā)器，支持標準輸入和輸出（SIO）作為類型1 /類型3數(shù)字輸入，允許在多種模式下工作，包括SIO模式，數(shù)字輸入（DI）和數(shù)字輸出模式和IO-Link模式。該IC還包括兩個L + _限流傳感器電源控制器。根據(jù)操作模式和IC的配置，正常操作期間的功耗會有所不同。
本應用筆記討論了雙IO-Link主收發(fā)器正常工作時功耗的因素，包括Excel電子表格功耗計算器計算雙IO-Link主收發(fā)器功耗，以便快速計算。
總功耗概述
要計算雙IO-Link主收發(fā)器的總功耗，需要考慮多種設置和因素?？傮w而言，總功耗（PDIS）可包括以下任何一項：
1、靜止的力量
2、5V穩(wěn)壓電源
3、功耗在CQ_驅(qū)動器中消耗
4、功率在CQ_接收器中消散
5、DI輸入功率消耗
其他因素也會增加一些功耗，包括LED吸收電流; 然而，這些被認為是最小的，在大多數(shù)情況下可以忽略。它們不計算在計算雙IO-Link主收發(fā)器功耗表電子表格中。
靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器
所述雙IO-Link主收發(fā)器具有一個集成調(diào)節(jié)器，以產(chǎn)生在V 5V 5針。可以使能該穩(wěn)壓器（REG =開路/未連接）或禁用（REG = GND）。5V必須存在在V 5引腳對器件正常運行。這樣，如果內(nèi)部穩(wěn)壓器被禁用，外部5V電源必須提供5V到V 5針。雙IO-Link主收發(fā)器的靜態(tài)功耗在很大程度上取決于該穩(wěn)壓器是使能還是禁止。
啟用后，假設V 5上沒有負載，靜態(tài)功率（P Q_EN）可以計算為：
P Q_EN =（V CC x I CC_EN）+（[V CC - V 5 ] x I V5_LOAD）
請注意，5V穩(wěn)壓器可以驅(qū)動高達20mA的外部負載。從該等式可以清楚地看出，穩(wěn)壓器輸出（V5）上的任何外部負載都會顯著增加功耗。
示例：假設典型的IO-Link電源電壓為24V，且沒有外部負載施加到V5。使用此配置，最大靜態(tài)功耗為：
P Q_EN =（24V×1.9mA）+（[24V - 5V]×0mA）
P Q_EN = 43.2mW
禁用內(nèi)部穩(wěn)壓器時，靜態(tài)功耗（P Q_DIS）包括兩個因素：V CC引腳上的電源引起的功耗以及V 5引腳上的電源引起的功耗：
P Q_DIS = P CC + P LDO5
P Q_DIS =（V CC ×I CC_DIS）+（V 5 x I 5）
從IC數(shù)據(jù)手冊中，V CC電源電流從1.8mA（典型值）降至0.4mA（典型值），V5靜態(tài)電流約為1.4mA。假設與上述計算中使用的V CC條件相同，則P Q_DIS功率為：
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
不同運行方式的功耗計算
SIO DO模式（CQA / CQB）
標準數(shù)字輸出由IEC 61131-2標準定義。雙IO-Link主收發(fā)器 CQ_ I / O可配置為在此模式下工作。當使用CQ_信道作為標準數(shù)字輸出（SIO DO）時，重要的是在功率計算中包括所選擇的CQ_電流限制。在此模式下，CQ_驅(qū)動器中消耗的功率（P CQ_D）可以計算為：
P CQ_DO =（R ON ×I CQLOAD 2）
請注意，此計算假定只有一個驅(qū)動程序在SIO DO模式下運行。如果兩個驅(qū)動器都配置為此模式，則耗散功率需要乘以系數(shù)2。
將驅(qū)動器消耗的功率增加到靜態(tài)功耗，雙IO-Link主收發(fā)器在SIO DO模式下的總功耗計算如下：
P TOTAL = P Q + P CQ_DO
其中P Q是靜態(tài)功耗（參見上面的“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器”部分），內(nèi)部穩(wěn)壓器使能（P Q_EN）或禁用（P Q_DIS），具體取決于所選的配置。請注意，如果兩個驅(qū)動程序都配置為此模式，則CQ驅(qū)動程序中消耗的功率需要乘以系數(shù)2。
示例：使用帶內(nèi)部穩(wěn)壓器的24V電源（無外部負載），并使用CQA和CQB進行SIO DO操作，負載電流為200mA，總功耗為：
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）
標準數(shù)字輸入（SIO DI）由IEC 61131-2標準定義。雙IO-Link主收發(fā)器支持CQ_和DI引腳上的類型1和類型3特性在SIO DI模式下使用CQ_和/或DI_通道時，在功率計算中包含所選的電流吸收非常重要。在該模式下，CQ_或DI_接收器輸入中消耗的功率P CQ_DI計算如下：
P CQ_DI =（V CQ_OR_DI ×I SINK）
請注意，此計算僅適用于一個輸入。如果使用多個輸入（例如，兩個CQ_通道都配置為SIO DI輸入），則應將此值乘以啟用輸入的數(shù)量。
將接收器消耗的功率與靜態(tài)功耗相加，雙IO-Link主收發(fā)器在SIO DI模式下的總功耗計算如下：
P TOTAL = P Q + P CQ_DI
其中P Q是靜態(tài)功耗（參見上面的“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器”部分），內(nèi)部穩(wěn)壓器使能（P Q_EN）或禁用（P Q_DIS），具體取決于所選的配置。請注意，如果兩個驅(qū)動程序都配置為此模式，則CQ驅(qū)動程序中消耗的功率需要乘以系數(shù)2。
示例：使用帶內(nèi)部穩(wěn)壓器的24V電源（無外部負載），并在啟用2.5mA（典型值）電流吸收器的情況下配置CQA和CQB用于SIO DI操作，總功耗為：
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模式下操作雙IO-Link主收發(fā)器時，CQ_通道充當兩個接收器（帶有用于放電線路的電流吸收器）和線路驅(qū)動器。CQ接收器輸入被拉高的時間百分比必須考慮CQ電流吸收。但是，由于CQ驅(qū)動器輸出驅(qū)動高阻抗，因此驅(qū)動器的I 2 R ON功耗對于此計算可忽略不計。在此模式下，CQ I / O，P IO_LINK的功耗計算如下：
P IO_LINK =％TIME HIGH×（V CQ ×I SINK）
請注意，此計算僅適用于一個I / O. 如果兩個通道都用于IO-Link通信，則該值應乘以系數(shù)2。
將IO-Link I / O消耗的功耗與靜態(tài)功耗相加，MAX14819在IO-Link模式下的總功耗計算如下：
P TOTAL = P Q + P IO-LINK
其中P Q是靜態(tài)功耗（參見上面的“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器”部分），內(nèi)部穩(wěn)壓器使能（P Q_EN）或禁用（P Q_DIS），具體取決于所選的配置。請注意，如果兩個驅(qū)動程序都配置為IO-Link通信，則CQ I / O中消耗的功率需要乘以系數(shù)2。
示例：使用帶內(nèi)部穩(wěn)壓器的24V電源（無外部負載），并為啟用5.8mA（典型值）電流吸收器的IO-Link操作配置CQA和CQB（假設CQ_接收器在20％的時間內(nèi)拉高在通信期間），總功耗為：
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
功耗在外部組件中
雙IO-Link主收發(fā)器為L + A和L + B電源控制器使用外部p通道場效應晶體管和檢測電阻。L +線可能需要提供大量功率，因此在選擇這些外部元件時應特別注意以最大限度地降低功耗。L +線（P L +）消耗的功率包括檢測電阻（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））]
該計算適用于一個L +電源控制器。如果兩個控制器都已啟用，則乘以2。
示例：假設500mA L +電源負載電流，電流限制設置為1A（R SENSE =15mΩ），并使用線路中的在半導體 NTTFS5116PL p通道場效應晶體管，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
使用計算雙IO-Link主收發(fā)器功耗計算器
該計算雙IO-Link主收發(fā)器功耗 提供了計算器，以幫助使用雙IO-Link主收發(fā)器時簡化功率計算。若要有效使用計算器，請按照下列步驟操作：
選擇雙IO-Link主收發(fā)器電路的電路配置：內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器。內(nèi)部穩(wěn)壓器已啟用（REGEN已打開）：使用標記為INT_REG內(nèi)部穩(wěn)壓器禁用（REGEN = GND）的電子表格，用于V5的外部穩(wěn)壓器：使用標記為EXT_REG的電子表格。
在INPUT部分的黃色框中輸入電路的電壓，電流和電阻值。請注意，包括兩列：TYP和MAX。輸入MAX列中的最大值，以獲得最差/最高功耗值。
在“通道模式選擇”部分中輸入用于每種配置的通道數(shù)。當輸入電壓，電流，電阻和通道數(shù)值時，將在OUTPUT部分自動計算功耗值。
要計算電路中的總功耗：選中輸出部分中適用于最終電路的每一行旁邊的框。這些行中的值將添加到OUTPUT部分底部的TOTAL計算中。
計算器還包括第三個電子表格：PKG。該表旨在作為器件封裝和熱特性的快速參考。還包括一個簡單的結(jié)溫計算器。在黃色框中輸入熱特性以計算雙IO-Link主收發(fā)器的結(jié)溫。
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