IO Link在工业的应用及国产过压保护设计

随着工业4.0和智能工业的推进，IO-Link将会在工业自动化领域越来越流行。

目前ST的IO Link应用广泛，ST使用的是型号为STM32F76的MCU。可以利用它来支持以太网或者现场的工业网络总线。这个板上还有USB口，它可以连接电脑，使用TEConcept的IO-Link tool、IO-Link control Tool进行测试和配置。同时，这板上还有ST的L6360芯片。

亚信的EtherCAT转IO-Link主站的方案使用了一个型号为AX58400的主控制器,里边封装一个STM32H755，再加上一个EtherCAT的从站控制器的SIP。这个SIP的上面可以连接到EtherCAT的主站，下面可以接8个L6360来支持8路的IO-Link接口，这样就可以形成一个单芯片的方案，可以支持EtherCAT的从站作为IO-Link主站的方案。

针对以上整套方案，上海雷卯推出国产化小体积的过压保护方案，完美替代ST，并已在国内主流的编码器，I/O Link厂商批量出货，按照以上接口分类，我们对器件的接口设计方案如下。

VN808CM的VCC过压保护设计

由于此芯片的供电电压是dc24V，并且会有浮动，推荐使用雷卯的SM15T33A 单向TVS，或LM1K24CA ，可以满足2kv的浪涌设计保护。

VN808CM的8通道外传感器过压保护设计

NPN和PNP传感器的保护方案

从上图看出以上保护传感器各需要3颗ESD二极管保护，且工作电压为24V，由于考虑到电压的波动建议选取36V保护的ESD二极管，上海雷卯提供SOT-23的双路ESD SM36 ,SOD-323的SD36,DFN1006的SDA3611DN,可以满足以上器件的直接替代。且浪涌保护能力比ST的2A大很多，满足工业控制的测试需求。

可以满足HS LS K V+ V-各个通道的保护。

针对L7986A的过压保护设计

ST的L7986A的DC-DC芯片耐压值为38V,正常工作电压为24V，所以此处可以选择小体积大功率的，SMB15J30CA，SMB封装，可以满足浪涌测试需求。发生浪涌时可以保护后端的IC芯片。

PROFI NET的网口保护

profinet通信速率取决于网络信号强度和SINR值,如果以上二者都很好,通信速率能达到80mbps。

我们参考上海雷卯的关于百兆网络的过压保护设计如下：配合HX1260NL设计。

 

USB接口的过压保护设计

由于USB为近距离通信，主要防护为插拔静电和小浪涌，所以推荐以下方案。

编辑：黄飞