为何工业物联网需要大量的低成本、低功耗的边缘层节点?.doc
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1、为何工业物联网需要大量的低成本、低功耗的边缘层节点?工业物联网 (I两个低功耗逻辑电平 LED 驱动器集成的 3.3 V 和 5 V 线性稳压器,用于低噪声模拟或逻辑电源轨。如果 DI/DQ 工作不需要,则可使用推挽、PNP 和 NPN 模式的其他数字输入和输出。MAX14827A 可检测热过载等故障条件,并提供反极性保护和热插电源保护。该器件还可以针对各种条件引发中断,例如 IO-Link 唤醒、超温、驱动器过载、V24 引脚低电压。降压稳压器和电源IO-Link L+/L- 引脚为节点提供 24 伏特直流电源。MAX17552A 高效率 DC-DC 转换器为其他元器件、传感器和执行器产生
2、5 伏特的总线电压。它将同步降压拓扑用于集成式功率 MOSFET。MAX14827A 中的内置 LDO 使用 5 伏特总线电压,为微控制器产生 3.3 伏特的电压。由于 MAX17552 提供了 5 伏特的电压,因此此应用将不使用 MAX14827A 的内置 5 伏特稳压器。虽然标准 IO-Link L+ 电压为 24 伏特,但 MAX17552A 可根据需要在 4 伏特至 60 伏特的输入电压范围内工作。转换器能够在 0.8 伏特至 0.9 x VIN的可调节输出电压下,产生最高 100 毫安的输出电流。在 -40C 至 +125C 的温度范围内,输出电压精度为 1.75%。该器件采用峰值电
3、流模式控制方式,MODE 引脚可在脉宽调制 (PWM) 或脉冲频率调制 (PFM) 控制方案之间选择。PWM 工作可在所有负载条件下实现恒定频率工作方式,这一特点使其适用于对可变开关频率敏感的应用。PFM 模式在轻负载时实现脉冲跨周期调制,以实现高效率。在这种模式下,转换器仅消耗 22 微安的空载电源电流。图 4: MAX17552A 的开关拓扑高效地将 IO-Link 24 伏特输入转换为节点所需的 5 伏特总线电压。(图片来源: Maxim Integrated)微控制器选择微控制器对传出的 IO-Link 消息进行格式化,并处理传入的消息。它还接收来自传感器的数据,并通过外置驱动器或 M
4、AX14827A 中的驱动器来控制执行器。在最小引脚数的配置中,微控制器串口同时支持 UART 和 SPI 功能,管理收发器控制 (SPI) 和 IO-Link 数据通信 (UART)。微控制器的共用 UART 和 SPI 接口引脚为复用引脚,但它们的使用模式各不相同。SPI 用于配置上电时的收发器配置,很少用于重新配置或诊断目的。另一方面,UART 消息可能随时产生。由于工业物联网节点的功能存在很大差别,微控制器必须拥有灵活的功能集。这些功能可能包括模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC)、数字 I/O 功能(例如定时器和 PWM 输出),具体取决于应用。工业物联网的首要设计原则是在合
5、理的位置处理数据,而并非自动将数据向上游发送至更高级别的节点进行操作。这会提高节点级微控制器的标准,因为它需要浮点支持等功能。但是,最大程度降低功耗仍然是头等大事,因此微控制器必须具有电源管理功能,让电源更长时间保持在低功耗模式下,仅在需要时唤醒以处理传感器输入,或者发送和接收消息。节点工作方式在工作中,器件必须等待以响应来自主站的传输:它无法发起通信。主站通过在 C/Q 线路上实现 80 微秒的低电平脉冲来唤醒器件(图 5)。MAX14827A 检测到 IO-Link 唤醒条件,并通过将引脚驱动至低电平,持续 200 微秒,来通知微控制器。由于 MAX14827A 包括电路,因此明显长于或短
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