MAX31910 8通道、工业数字输入信号电平转换器/串行器技术手册

概述
MAX31910是一款工业接口串行器，对传感器、开关的24V数字输出进行电平转换、调理和串行化处理，产生微控制器能够接受的5V CMOS兼容信号，适用于工业、过程控制和楼宇自动化。器件提供可编程逻辑控制器(PLC)数字输入模块前端接口电路。
数据表：*附件：MAX31910 8通道、工业数字输入信号电平转换器 串行器技术手册.pdf

内部集成限流、低通滤波和通道串行化处理。与传统的分立电阻分压方案相比，输入限流可有效减小现场电源总线功耗。此外，为实现同类产品最低功耗，器件采用专有技术，进一步降低功耗，使其低于输入限流方案。

可选择片上低通滤波器灵活地对传感器输出进行去抖、滤波。片上串行器大幅降低用于隔离的光耦数量。串行器具有堆栈，对任何数量的输入通道进行串行处理，并通过一个SPI兼容接口输出，在任何输入通道条件下把所需要的光耦数量减到3个。

为了提高抗高频噪声和快速电气瞬变干扰能力，器件可生成多位CRC校验，每8位数据通过SPI口发送一次校验码。片上5V稳压器可以为外部光耦、数字隔离器或其它外部5V电路供电。

对于低成本应用，Maxim Integrated提供引脚兼容的MAX31911，MAX31911不包含MAX31910内部的电流箝位开关。

MAX31912和MAX31913在保持引脚兼容的条件下，提供低功耗LED驱动。

应用

• PLC数字输入模块
• 工业、楼宇和过程自动化
• 电机控制

特性

• 超低功耗
  • 低静态电流(典型值为1.4mA)
  • 高精度和高稳定度输入电流，0.5mA至6mA可调
  • 特殊(专有)超低功耗模式，带有开关式限流器
• 高度集成降低BOM数量、电路板尺寸和系统成本
  • 8路高压输入通道(最高36V)
  • 集成8至1串行器，SPI接口
  • 内部5V稳压器
  • 片上过热指示
  • 片上24V电源电压监测
  • 集成去抖滤波器，0-3ms可选
• 可靠的功能和性能，支持工业环境
  • 可产生并发送多位CRC校验码，用于检错，提高数据传输可靠性
  • 所有输入引脚具有较高的ESD保护
• 支持工业标准输入类型
  • 可配置成IEC 61131-2输入类型1、2、3
• 灵活供电，支持5V、12V、24V和更高电压系统
  • 较宽的工作电压范围：7V至36V
  • 可由逻辑侧的5V电源供电

框图

DC电气特性

典型操作特性

引脚配置描述

基本应用电路

应用信息

电磁兼容标准合规性

图 3 中所示的外部组件可使器件在恶劣的工业环境中运行。这些组件紧密协作以抑制电压脉冲和浪涌瞬变，使系统符合电磁兼容要求。表 2 列出了图 3 中每个组件对应的示例器件。图 2 中所示的系统使用表 2 中的组件进行设计，可抵御 IEC 快速瞬变脉冲群、浪涌、传导射频规范以及静电放电规范（IEC 61000 - 4 - 2、- 4、- 5 和 - 6）。

串行端口操作

根据 MODESEL 设置（表 3），器件的串行输出有两种工作模式。

• 当 MODESEL = 0 时，器件输出包括 5 位循环冗余校验（CRC）、欠压警报、过温警报以及过压警报。有关 CRC、欠压、过压和过温功能的详细说明，请参见功能描述。
• 当 MODESEL = 1 时，器件仅输出 IN1 - IN8 输入的状态，不包括 CRC、欠压警报和过温警报。

菊花链操作

对于传感器输入超过八个的系统，可将多个器件进行菊花链连接，以便通过单个串行端口访问所有数据输入。使用菊花链配置时，将一个器件的 SOUT 连接到上游另一个器件的 SIN 输入。将所有器件的 CS 和 SCLK 引脚并联连接（见图 4）。
在菊花链配置中，用于增强电磁兼容性的外部组件无需在电路板上为每个器件重复设置。图 5 展示了一个 16 输入应用的示例。

SPI 波形

器件的串行输出遵循 SPI 协议，运行时 CPHA = 0 且 CPOL = 0。IN1 - IN8 上的输入状态在 CS 的下降沿锁存。数据从输出 SOUT 传输，CS 被置为低电平时立即开始（即，MSB 数据在 SCLK 独立时输出）。剩余输出位在 SCLK 的下降沿输出。数据位首先写入输出 SOUT 的最低位。当 CS 为高电平时，SOUT 为高阻态。最终时序如图 6 所示。请注意，选择 8 位操作模式且 MODESEL 输入无效时，所有 IN1 之后的数据均无效。图 7、图 8、图 9 和图 10 展示了 SPI 时序规范。