MAX14819雙通道IO-Link主收發(fā)器是一款相對(duì)低功耗的器件，集成多種功能，包括雙路傳感器電源控制器、IO-Link收發(fā)器和工業(yè)數(shù)字輸入。在開(kāi)發(fā)高端口IO-Link主解決方案時(shí)，了解收發(fā)器的功耗以管理模塊中的熱量非常重要。本應(yīng)用筆記討論了MAX14819在多種工作模式下增加功耗的因素，并附有Excel電子表格功耗計(jì)算器，用于快速計(jì)算。

介紹

MAX14819是低功耗、雙通道、IO-Link主收發(fā)器，為IO-Link提供可靠的接口 惡劣工業(yè)環(huán)境中的通信。隨著模塊尺寸變小，傳感器和執(zhí)行器密度變小 在生產(chǎn)車(chē)間持續(xù)上升，管理工業(yè)傳感器、執(zhí)行器及其 確保系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠性。?

MAX14819具有兩個(gè)SPI可配置、IO-Link兼容CQ收發(fā)器，支持標(biāo)準(zhǔn)輸入和 輸出 （SIO） 作為類(lèi)型 1/類(lèi)型 3 數(shù)字輸入運(yùn)行，允許在多種模式下運(yùn)行，包括 SIO 模式， 數(shù)字輸入 （DI） 和數(shù)字輸出模式，以及 IO-Link 模式。該 IC 還包括兩個(gè) L+_ 限流器 傳感器電源控制器。根據(jù)操作模式和IC的配置，功率 正常工作期間的耗散各不相同。

本應(yīng)用筆記討論了MAX14819在正常情況下增加功耗的因素 操作并包括一個(gè)Excel電子表格功耗計(jì)算器 計(jì)算MAX14819功耗以便快速計(jì)算。

總功耗概述

為了計(jì)算MAX14819的總功耗，需要考慮多種設(shè)置和系數(shù)。總體而言，總功耗 （PDIS） 可以包括以下任何一項(xiàng)：

靜態(tài)功率

5V 穩(wěn)壓器電源

CQ_驅(qū)動(dòng)器中的功耗

CQ_接收器的功耗

DI 輸入中的功耗

其他因素也會(huì)增加一些功耗，包括LED灌電流;但是，這些被認(rèn)為是 最小，在大多數(shù)情況下可以忽略。它們未計(jì)入MAX14819功耗計(jì)算表。

靜態(tài)電源：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器

MAX14819集成穩(wěn)壓器，在V上產(chǎn)生5V電壓5針。該穩(wěn)壓器可以啟用 （REG = 打開(kāi)/未連接）或禁用 （REG = GND）。V 上必須存在 5V5用于設(shè)備工作的引腳 通常。因此，如果內(nèi)部穩(wěn)壓器被禁用，則必須由外部 5V 電源向 V 提供 5V 電壓。5針。 MAX14819的靜態(tài)功耗根據(jù)該穩(wěn)壓器的使能或禁用而變化很大。

啟用時(shí)，并假設(shè) V 上沒(méi)有負(fù)載5、靜態(tài)功率（PQ_EN） 可以計(jì)算為：

PQ_EN = (VCC x ICC_EN) + ([VCC – V5] x IV5_LOAD)

請(qǐng)注意，5V穩(wěn)壓器可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)20mA的外部負(fù)載。從這個(gè)公式可以清楚地看出，穩(wěn)壓器輸出（V5）上的任何外部負(fù)載都會(huì)顯著增加功耗。

示例：假設(shè)典型的IO-Link電源電壓為24V，V5沒(méi)有施加外部負(fù)載。使用此配置，最大靜態(tài)功耗為：

PQ_EN = (24V × 1.9mA) + ([24V – 5V] × 0mA)

PQ_EN = 43.2mW

當(dāng)內(nèi)部穩(wěn)壓器被禁用時(shí)，靜態(tài)功耗（PQ_DIS） 包括兩個(gè)因素：功率 由于 V 上的電源引起的耗散抄送引腳和V電源引起的功耗5針：

PQ_DIS = PCC + PLDO5

PQ_DIS = (VCC × ICC_DIS) + (V5 x I5)

從IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中，V抄送電源電流從 1.8mA （典型值） 降至 0.4mA （典型值），V5 靜態(tài)電流 約為1.4mA。假設(shè)相同的 V抄送上述計(jì)算中使用的條件，PQ_DIS功率是：

PQ_DIS = (VCC × ICC_DIS) + (V5 × I5)

PQ_DIS = (24V × 0.4mA) + (5V × 1.4mA) = 9.6mW + 7mW = 16.6mW

不同工作模式的功耗計(jì)算

SIO DO Mode （CQA/CQB）

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出由IEC 61131-2標(biāo)準(zhǔn)定義。MAX14819 CQ_I/O可配置為 在此模式下運(yùn)行。當(dāng)使用CQ_通道作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出（SIO DO）時(shí)，重要的是包括 功率計(jì)算中選定的CQ_電流限制。在這種模式下，CQ_驅(qū)動(dòng)器的功耗 （PCQ_D） 可以計(jì)算為：

PCQ_DO= （R上× ICQLOAD2)

請(qǐng)注意，此計(jì)算假定只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序在 SIO DO 模式下運(yùn)行。如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都為此模式配置，則功耗需要乘以系數(shù)2。

將驅(qū)動(dòng)器的功耗與靜態(tài)功耗相加，MAX14819在SIO DO模式下的總功耗計(jì)算如下：

P總= PQ+ PCQ_DO

其中 PQ是靜態(tài)功耗（參見(jiàn)“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或 外部穩(wěn)壓器“部分），并啟用內(nèi)部穩(wěn)壓器（PQ_EN） 或禁用 （PQ_DIS），取決于 所選配置。請(qǐng)注意，如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都為此模式配置，則CQ驅(qū)動(dòng)器中的功耗需要乘以系數(shù)2。

示例：使用帶有內(nèi)部穩(wěn)壓器的 24V 電源（無(wú)外部負(fù)載），并使用 CQA 和 CQB 進(jìn)行 200mA 負(fù)載電流的 SIO DO 操作，總功耗為：

PTOTAL = (VCC × ICC_EN) + [2 × (RON × ICQLOAD2)]

PTOTAL = (24V × 1.8mA) + [2 × (1Ω × 200mA)2] = 43.2mW + 80mW

PTOTAL = 123.2mW

SIO DI 模式 （CQA/CQB 和 DIA/DIB）

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸入 （SIO DI） 由 IEC 61131-2 標(biāo)準(zhǔn)定義。MAX14819支持1型和3型 CQ_和DI引腳的特性 在SIO DI模式下使用CQ_和/或DI_通道時(shí)，重要的是 在功率計(jì)算中包括選定的吸電流。CQ_或DI_接收器輸入中的功耗 此模式，PCQ_DI，計(jì)算公式為：

PCQ_DI = (VCQ_OR_DI × ISINK)

請(qǐng)注意，此計(jì)算僅適用于一個(gè)輸入。如果使用多個(gè)輸入 （例如，兩個(gè)CQ_通道都配置為SIO DI輸入），此值應(yīng)乘以數(shù)字 啟用的輸入。

將接收器中的功耗與靜態(tài)功耗相加，總功耗為 SIO DI模式下MAX14819的計(jì)算公式為：

P總= PQ+ PCQ_DI

其中 PQ是靜態(tài)功耗（參見(jiàn)“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器 上文“調(diào)節(jié)器”部分），使能內(nèi)部穩(wěn)壓器（PQ_EN） 或禁用 （PQ_DIS），取決于 選定的配置。請(qǐng)注意，如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都為此模式配置，則CQ驅(qū)動(dòng)器中的功耗需要乘以系數(shù)2。

示例：使用帶有內(nèi)部穩(wěn)壓器的 24V 電源（無(wú)外部負(fù)載），并在使能 2.5mA （典型值） 吸電流的情況下為 SIO DI 操作配置 CQA 和 CQB，總功耗為：

PTOTAL = (VCC × ICC_EN) + [2 × (VCQ × ISINK)]

PTOTAL = (24V × 1.8mA) + [2 × (24 × 2.5mA)] = 43.2mW + 120mW

PTOTAL = 163.2mW

IO 鏈路模式 （CQA/CQB）

當(dāng)MAX14819工作在IO-Link模式時(shí)，CQ_通道既可用作接收器（帶有用于對(duì)線(xiàn)路放電的吸電流），又用作線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器。CQ吸電流必須考慮CQ接收器輸入被拉高的時(shí)間百分比。但是，因?yàn)镃Q驅(qū)動(dòng)器輸出 驅(qū)動(dòng)高阻抗，驅(qū)動(dòng)器的I2R上對(duì)于此計(jì)算，功耗可以忽略不計(jì)。CQ I/O中的功耗，PIO_LINK，在此模式下的計(jì)算公式為：

PIO_LINK = %TIME HIGH × (VCQ × ISINK)

請(qǐng)注意，此計(jì)算僅適用于一個(gè) I/O。如果兩個(gè)通道都用于 IO-Link 通信，則此值應(yīng)乘以系數(shù) 2。

將IO-Link I/O中的功耗與靜態(tài)功耗相加，MAX14819在IO-Link模式下的總功耗計(jì)算如下：

PTOTAL = PQ + PIO-LINK

其中 PQ是靜態(tài)功耗（參見(jiàn)“靜態(tài)功耗：使用內(nèi)部穩(wěn)壓器或外部穩(wěn)壓器 上文“調(diào)節(jié)器”部分），使能內(nèi)部穩(wěn)壓器（PQ_EN） 或禁用 （PQ_DIS），取決于 選定的配置。請(qǐng)注意，如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都配置為IO-Link通信，則CQ I/O中的功耗需要乘以系數(shù)2。

示例：使用帶內(nèi)部穩(wěn)壓器的 24V 電源（無(wú)外部負(fù)載），并將 CQA 和 CQB 配置為 IO-Link 操作，使能 5.8mA （典型值） 吸電流（假設(shè)CQ_接收器被拉高 20% 通信期間的時(shí)間），總功耗為：

PTOTAL = (VCC × ICC_EN) + [2 x (0.2 × VCQ × ISINK)]

PTOTAL = (24V × 1.8mA) + [2 × 0.2 x (24 × 5.8mA))] = 43.2mW + 55.7mW

PTOTAL = 98.9mW

外部組件的功耗

MAX14819采用外部p溝道MOSFET和檢測(cè)電阻用于L+A和L+B電源控制器。 可能需要L+線(xiàn)路提供大量電力，因此在以下情況下應(yīng)特別注意 選擇這些外部組件以最大限度地降低功耗。L+線(xiàn)的功耗（PL+） 包括檢測(cè)電阻 （R意義） 和 FET 中的功耗：

PL+ = [IL+LOAD2 × (RSENSE + (2 × RON_FET))]

此計(jì)算適用于一個(gè) L+ 電源控制器。如果兩個(gè)控制器都已啟用，則乘以 2。

示例：假設(shè)電源負(fù)載電流為500mA L+，電流限值設(shè)置為1A （R意義= 15mΩ），并使用 安森美半導(dǎo)體NTTFS5116PL p溝道MOSFET線(xiàn)路中，L+A或L+B的外部元件功耗如下：

PL+ = [IL+LOAD2 × (RSENSE + (2 × RON_FET))]

PL+ = [500mA2 × (15m + (2 × 37mΩ))] = 22.2mW per channel

使用計(jì)算MAX14819功耗計(jì)算器

計(jì)算MAX14819功耗 計(jì)算器有助于簡(jiǎn)化使用MAX14819時(shí)的功耗計(jì)算。若要有效地使用計(jì)算器，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟：

選擇MAX14819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 打開(kāi)）：使用標(biāo)記為INT_REG內(nèi)部穩(wěn)壓器已禁用 （REGEN = GND） 的電子表格，用于 V5 的外部穩(wěn)壓器：使用標(biāo)記為 EXT_REG 的電子表格。

在“輸入”部分的黃色框中輸入電路的電壓、電流和電阻值。 請(qǐng)注意，包括兩列：TYP 和 MAX。 在 MAX 列中輸入最壞情況/最高功耗值的最大值。

在通道模式選擇部分中輸入用于每個(gè)配置的通道數(shù)。輸入電壓、電流、電阻和通道數(shù)值后，在輸出部分自動(dòng)計(jì)算功耗值。

要計(jì)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“輸出”部分底部的“總計(jì)”計(jì)算中。

計(jì)算器還包括第三個(gè)電子表格：PKG。此表旨在作為包裝和 設(shè)備的熱特性。還包括一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)溫計(jì)算器。進(jìn)入熱能 黃色框中的特性用于計(jì)算MAX14819的結(jié)溫。

審核編輯：郭婷