通常在工业自动化系统之中,会通过一个高速的工业现场总线,比如ProfiNet、EtherNet/IP等网络,连接到一个IO-Link master设备,再通过这个IO-Link master设备连接到各个IO-Link 的节点,比如IO-Link 的sensor或者是IO-Link的执行器,再或是IO-Link Hub。目前主流的IO-Link master 设备一般可以支持八个节点。上行连接主控端的方式就是各种工业网络,也就是以总线的方式进行下行连接,而不同IO-Link slave设备的通信方式则是通过点对点进行。
因此,如果需要扩展更多的IO-Link设备,一般是通过增加IO-Link master 的设备进行扩展。在这些系统之中,还会用到STM32-MCU,电源芯片、传感器芯片以及其它的驱动器和功率器件等相关产品。ST可以提供相关系统的完整解决方案,下面将向大家介绍具体内容。
IO-Link Master端的L6360的内部功能框图及主要特点。
首先,如下图所示,图右上角的VCC可以通过内部开关Power Switch供给L+的电源,给Device一端的线缆上提供供电电压。这个开关是一个带限流功能的功率开关,内阻是2Ω,相对较低。这个开关可以通过左边Digital Interface 的Enable使能管脚进行控制。
然后再来看一下输出端,也就是中间部分的CQo管脚。它代表的是CQ output,即为信号输出。它是由高边开关和低边开关组成的输出控制电路,可以通过配置,将其设置为仅控制高边开关的High-side模式,或者设置为仅控制低边开关的Low-side 模式,再或是设置为高边-低边开关,同时配合使用Push-Pull 推挽的工作模式。旁边的CQI代表CQ input 输入管脚。它是把外部的高电压信号电平的信号,比如24v电平的信号,通过内部的buffer转换为3.3v的低电压逻辑电平,再通过可编程的数字滤波器转给MCU进行处理和发送。另外,下面还有一个IQ管脚。这个通道可以用来设置一些其他传统的IO输入。在L6360的CQ信号和IQ信号的输入部分,各有一个可配置的精密电流源。当需要用到深度输入的时候,就可以进行使用。但如果将CQ作为High-side输出时,就需要将它关闭。
ST的L6360内置了两组led指示灯的驱动和时序控制电路,可以用两种不同颜色的LED指示灯,通过电源和限流电阻连接到LED1和LED2这两个驱动管脚上。每个LED都有一个16位的寄存器作为时序控制,每一位的扫描时间是64毫秒,那么16位扫描一次的时间就是一秒钟左右。所以不同的闪烁状态和两种不同颜色就可以用来显示当前状态或者是报警诊断信息。左边芯片可以支持I2C 接口,以此进行芯片配置。
I2C接口的最快速率为400K,用来实现芯片的寄存器配置、控制和诊断等功能。比如,用寄存器配置高边低边的限流大小或是延迟时间等功能。上面部分的Digital Interface与 I2C接口不同, 是一个并行的控制接口,可以控制上述的输出驱动、输入接口等等的Enable使能功能,通过这些管脚的上下拉直接进行控制。在它内部还集成了一个LDO,除了内部使用,还可以实现输出。它的VH就是这个LDO的输入管脚,可以到VCC电压。VDD管脚就是输出电压,可以是3.5v或5v,通过SEL管脚进行控制。下拉设置为5v,上拉则设置为3.3v。输出的电流一般最大可以到50毫安,限流是到65毫安。
LDO输出可以用作单板上的MCU或者其他所需部分进行供电。一般情况下,工业系统供电24v,而你的MCU是3.3v或者5v,所以它可以帮你的单板节省了一个MCU供电的LDO。当然,当需要更大的电流的时候,那可能就要通过外置一个DC-DC来实现供电。另外,它还有一个控制诊断模块,具有欠压保护和过温保护等功能。这些诊断信息还可以通过中断,从而进行输出。该芯片的最高工作电压VCC为32.5v。Low-side和High-side的Switch的最大限流为1600毫安。High-side Switch的内阻是1欧姆,Low-side Switch的内阻是0.6欧姆,因此性能也非常不错。该芯片的封装大小为3.5*5毫米,QFN封装,可以实现一些小型化的需求。
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