盒子网一、简介
MAX22191为符合IEC 611312标准的工业数字输入(DI)器件，将24V工业数字输入转换为2.4mA(典型值)电流，用于驱动光隔离器。MAX22191的电压门限和电流水平兼容1类和3类输入，最大程度降低功耗。MAX22191也兼容48V输入，需增加外部电阻。
工作电源取自输入信号，现场侧无需外部电源。250ns(最大值)快速响应时间是高速输入的理想选择。此外，提供CMOS兼容测试输入，用于安全诊断。
MAX22191能够在恶劣工业系统中可靠工作，在60V至+60V输入信号下正常工作。VCC供电时，集成热关断功能为器件提供进一步保护。
MAX22191采用小尺寸、6焊球、SOT23封装，工作在40°C至+125°C环境温度范围。
应用
· 流源出输入
· 独立的隔离输入
· 工业自动化
· 电机控制
· 过程自动化
二、技术文章
数字输入（DI）是一种电路，用于接收工业传感器传输的二进制信号，并将该输入转换为可编程逻辑控制器（PLC）或工业控制器中可靠的逻辑信号。常见的工业二进制信号示例包括按钮和/或温度或接近阈值指示器。MAX22191 的寄生供电 DI 电路可以监控 PLC 和工业电路中类型 1 和类型 3 的 sinking 和 sourcing 二进制输入信号。本应用笔记展示了使用 MAX22191 的电流 sinking、电流 sourcing、高压和交流检测数字输入电路的示例。
数字输入（DI）是一种电路，用于接收工业传感器传输的二进制信号，并将该输入转换为可编程逻辑控制器（PLC）或工业控制器中可靠的逻辑信号。常见的工业二进制信号示例包括按钮和/或温度或接近阈值指示器。MAX22191 的寄生供电 DI 电路可以监控 PLC 和工业电路中类型 1 和类型 3 的 sinking 和 sourcing 二进制输入信号。
IEC 611312 标准规定了工业应用中 sinking DI 电路的输入阈值和电流要求，并定义了三种适用于工业应用的 DI 电路类型：
· 类型1：机电电路
· 类型2：离散、大电流、半导体电路
· 类型3：集成式（低功耗）半导体电路
DI 类型之间的主要区别是电压阈值和电流限制。此外，DI 电路通常用于两种配置之一：正逻辑（ sinking 输入和 sourcing 输出）、负逻辑（ sourcing 输入和 sinking 输出）。IEC 611312 阈值对于 24V 和 48V（直流和交流） sinking 输入在表 1 中所示。
表1。IEC 611312 类型 13 定义
限制类型
类型1限制
类型2限制
类型3限制
关闭区域
转换
导通区
关断区
转换
开启区域
关闭区域
转换
On Region
VL
(V)
I
(mA)
V
(V)
I
(mA)
V (V)
I
毫安
电压
伏特
电流
（毫安）
VL
（V）
IL
(mA)
VL
(V)
IL
(mA)
最大
15/5
15
30
15
11/5
30
11
30
11/5
15
11
15
30
15
最小
3
ND
5
05
15
2
2
ND
5
2
11
6
3
ND
5
1.5
11
2
随着工厂车间传感器密度的增加，需要更小封装和更低功耗的数字输入电路。如表所示，类型2 DI 电路需要更多的功率，并且正在逐渐从现代工业设备中淘汰。
MAX22191 芯片设计用于支持类型 1（直流和交流）和类型 3（直流）输入。
常见的DI 电路是正逻辑电路，也称为吸地输入。在吸地输入配置中，当源电压为高电平时，DI 电路从源端吸收电流。图 1 显示了 MAX22191 在寄生供电吸地输入配置中的情况。
图1。MAX22191 吸地 DI 电路。
当输入电压（IN 引脚）超过导通电压阈值（10V，MAX22191 的最大值）时，MAX22191 检测到导通状态。然后输出被启用，并向负载提供 2.3mA（典型值）的电流。当输入电压低于 IN 电压下阈值（7V，最小值）时，输出电流降至 0mA，表示断开状态。使用图 1 中的电路，VSOURCE = 24V，并使用继电器脉冲电路的输入，MAX22191 的 IN 引脚电压和 OUT 电流如图 2 所示。
图2. MAX22191 IN 和 OUT 信号在电流 sinking 电路中，CH1 = IN，CH3 = IOUT × 10Ω。
注意输出源电流由CH3 波形表示。通过将 CH3 波形除以 10Ω来计算输出（OUT）源电流。
注意D1 TVS 二极管用于在高电压瞬态事件期间保护 MAX22191。在选择 D1 二极管时，请确保其钳位电压低于输入引脚的最大额定值（MAX22191 IN 引脚为+60V）。
一个负逻辑DI 电路具有电流 sourcing 输入和电流 sinking 输出。这种配置是一种电流 sourcing DI 电路。请注意，在使用电流 sourcing DI 电路时应特别小心，因为短路条件会导致输出“导通状态”。
图3 显示了 MAX22191 在寄生供电电流源配置中。
在此配置中，MAX22191 的 IN 引脚连接到 24V 电源，传感器或开关将 GND/返回端连接到信号源的 GND 端。只有当开关闭合且电流可以流到源的返回端时，该电路才处于 ON 状态。相对于返回端的波形，与图 2 中的波形相似。
MAX22191 可以寄生供电自身、一个光隔离器以及一个用于状态信息的 外部 LED，使其成为可用的低功耗数字隔离解决方案。图 4 显示了一个带有外部 LED 的电流吸收配置示例。
图4. MAX22191 电流 sinking 电路与状态/指示 LED。
当输入电压(VIN) 超过输入高阈值时，输出源提供 2.3mA（典型值）电流，并提供足够的电压来驱动外部状态 LED 和光隔离器。当输入电压低于输入低阈值时，输出电流被切断，LED 因此关闭，光隔离器也关闭。
某些应用需要适合sinking、 sourcing 和大交流输入信号电压的数字输入。通过添加外部二极管桥和几个电阻，MAX22191 可以用于满足这些要求的系统。图 5 显示了 MAX22191 的高压双向信号检测基本电路。
两个1.5kΩ MELF 电阻和两个 TVS 二极管 D1 和 D2 用于保护电路免受瞬态高压/电流事件（如浪涌（IEC 6100045）、电快速瞬变（EFT，IEC 6100045）和静电放电（ESD，IEC 6100042））的侵害。确保 D1 和 D2 的钳位电压低于 DI 输入引脚的最大额定值。
D3 二极管桥用于将输入信号整流至 0V = V2 = VSOURCE。这些附加的二极管还增加了整体DI 电路的灌/源电流，并略微增加了电路的总功耗。使用图 4 中的电路，并以±24V VSOURCE 输入，图 6 显示了开关期间的 IN 输入电压和 OUT 输出源电流波形。图 7 显示了相同的波形，但使用的是±48V VSOURCE 电压。
图6. MAX22191 双向电路信号，输入 ±24V 信号，CH2 = 端口输入，CH1 = MAX22191 的 IN，CH3 = IOUT x 10Ω.
图7. MAX22191 双向电路信号，输入信号为±48V。CH2 = 端口输入，CH1 = MAX22191 的 IN，CH3 = IOUT x 10Ω
图5 中的电阻 R1 和 R2 在高电压应用中保护 MAX22191，并且如果触发电压高于 10V，可以用来设置导通状态触发电压。使用以下步骤计算所选阈值（VTH）的电阻值：
1. 当V2 = VSOURCE = VTH 时，计算 V2 电压，即 V2 = VSOURCE [VDIODE + (1.5kΩ × IIN)]。
2. 计算V1 = V2 (1.5kΩ × IIN)。
3. 选择R2 在 100Ω 和 1kΩ 之间。
4. 计算R1 = R2 × (V1/10 1)。
将IIN 设置为 3.8mA 以进行双向输入计算。
例如，使用±110V 双向输入信号，假设触发阈值已设置为 +60V。计算电阻分压器的值如下：
1. V2 = 60V (0.7V + 5.7V) = 53.6V
2. V₁ = 53.6V 5.7V = 47.9V
3. R2 = 1kΩ
4. R1 = 1kΩ × (47.9/10 1) = 3.79kΩ
选择合适的电阻尺寸和额定功率，以正常工作。
虽然在图5 中显示了用于双向输入信号，但电阻分压器也适用于单向输入信号电路。单向电路的计算和功率考虑与这里所示相似，但输入电流应设置为 2.4mA（IIN = 2.4mA）。
三、资料下载
1、白皮书
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2、可靠性数据
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3、应用笔记
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4、软件开发资源
1、cn/resources/evaluationhardwareandsoftware/software/softwaredownload?swpart=SFW0004100G
2、media/en/simulationmodels/ibismodels/max22191.ibs
