數(shù)字/二進制傳感器和開關(guān)對信號監(jiān)測和系統(tǒng)控制至關(guān)重要，廣泛用于工業(yè)控制、工業(yè)自動化、電機控制和過程自動化。所有傳感器的輸出都需要被中央處理單元檢測和監(jiān)測。為實現(xiàn)這一目的，通常利用可編程邏輯控制器(PLC)數(shù)字輸入模塊中的兩個高功率電阻分壓器檢測傳感器輸出電壓。為隔離每路傳感器通道，需要使用獨立的光耦。根據(jù)復雜度的不同，一個系統(tǒng)常常要使用多個光耦(圖1)。

圖1：傳統(tǒng)工業(yè)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)原理圖，其中電阻分壓器和光耦用于監(jiān)測和檢測傳感器輸出至系統(tǒng)PLC的信號。

在這種傳統(tǒng)架構(gòu)中，電阻分壓器消耗的功率較大，形成電路板(PCB)“熱點”，要求設(shè)計支持高溫工作以及增加散熱器。熱點甚至會降低系統(tǒng)可靠性。此外，對于高通道數(shù)量的模塊，多光耦設(shè)計增加系統(tǒng)成本和功耗，浪費寶貴的電路板空間。顯而易見，緊湊而簡單的隔離數(shù)字輸入接口將有利于工業(yè)生產(chǎn)。

簡化PLC的數(shù)字輸入

集成能夠滿足這一要求。說出來容易做出來難!首先，增加通道輸入，擴展系統(tǒng)容量，但仍使接口保持簡單?，F(xiàn)在，轉(zhuǎn)而考慮數(shù)字串行化，并尋求省去隔離用光耦的途徑。使用可配置的限流以降低功耗(見圖4)。改善檢錯功能，使同一簡單接口上的數(shù)據(jù)傳輸非?？煽?。集成以上這些特性，使數(shù)字輸入功能更加完善而可靠，產(chǎn)生的熱量更少、功耗更低，節(jié)省空間，并且成本大幅降低，這就是目標。

隔離數(shù)字輸入接口設(shè)計的實現(xiàn)

以上設(shè)計目標的解決方案就是Corona隔離子系統(tǒng)參考設(shè)計，該設(shè)計使用了數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換器/串行器和數(shù)字隔離器。Corona設(shè)計提供PLC數(shù)字輸入模塊的前端接口電路，支持高壓輸入(最高36V)，電源和數(shù)據(jù)隔離——全部集成在90mm×20mm小尺寸封裝中。該設(shè)計集成八通道數(shù)字輸入電平轉(zhuǎn)換器/串行器、六通道數(shù)據(jù)隔離器和用于隔離電源設(shè)計(如果現(xiàn)場無電源)的H橋變壓器驅(qū)動器。我們進一步討論該設(shè)計的硬件和軟件。

硬件說明

Corona輸入模塊如圖2所示，系統(tǒng)框圖見圖3。

圖2：Corona參考設(shè)計電路板(MAXREFDES12#)。

圖3：數(shù)字輸入子系統(tǒng)參考設(shè)計框圖。