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TIOx1x2x IO-Link评估模块技术解析与应用指南

科技观察员 2025-09-17 11:47 次阅读
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Texas Instruments TIOX1X2XEVM IO-Link评估模块 (EVM) 支持用户评估TIOL112x和TIOS102x IO-Link收发器系列的所有特性。该评估模块包含一个行业标准4引脚M12连接器,采用A类双通道配置,该配置实施了TIOL1123的一个IO-Link通信通道和TIOS1023的一个数字输出通道。它还具有螺钉端子块,用于裸线连接和外部负载。可通过排针引脚和测试点轻松访问低压数字输入和输出信号。该特点可实现采用跟许多Texas Instruments微控制器板一致的配置文件,连接测试设备或微控制器进行快速原型设计。

数据手册:*附件:Texas Instruments TIOX1X2XEVM IO-Link评估模块 (EVM)数据手册.pdf

特性

  • 该评估模块预装有TIOL1123 IO-Link收发器和TIOS10123数字传感器输出驱动器,具有低残余电压低、集成浪涌保护和3.3V LDO
  • 还可对评估模块加以组装,从而支持TIOL112、TIOL1125、TIOL111、TIOL1113、TIOL1115、TIOS102、TIOS1025、TIOS101、TIOS1013和TIOS1015收发器
  • 行业标准四引脚M12连接器,采用A类双通道配置(一个IO-Link,一个数字输出)
  • 为额外TVS二极管、滤波和焊料下沉提供了占位空间
  • 电流限制通过电位器或专用电阻器选项配置,故障状况通过LED灯指示
  • 排针和测试点可轻松连接测试设备和TI微控制器

布局

·.png

TIOx1x2x IO-Link评估模块技术解析与应用指南

一、产品概述

Texas Instruments的TIOx1x2xEVM是一款多功能评估模块,专为评估TIOL11xx系列IO-Link设备收发器和TIOS10xx系列数字传感器输出驱动器而设计。该模块采用工业标准4针M12接口,支持Class A双通道配置,包含一个IO-Link通信通道和一个数字输出(DO)通道。

核心特性‌:

  • 支持TIOL1123 IO-Link设备收发器(默认安装)
  • 支持TIOS1023数字传感器输出驱动器(默认安装)
  • 输入电压范围:7V至36V(TIOL11xx)/5V至36V(TIOS10xx)
  • 集成3.3V LDO稳压器
  • 可配置电流限制(最高500mA)
  • 故障状态LED指示
  • 可直接连接TI微控制器开发板

二、硬件架构详解

2.1 电源系统设计

评估板采用灵活的电源架构:

  • 主电源‌:通过M12连接器(J2)或接线端子(J1)接入24V典型电压
  • 逻辑电源‌:
    • 默认由芯片内部LDO提供3.3V
    • 支持外部3.3V/5V电源输入(针对无LDO的器件版本)
  • 电源选择跳线‌:
    • J5:选择微控制器提供的3.3V或5V逻辑电平
    • J9:选择电源分配路径(VCC/DO_VCC/VCC_LP)

2.2 通信接口

  • IO-Link通道‌:
    • 提供TX、RX、EN、WAKE、NFAULT等信号测试点
    • 可通过J10/J11连接微控制器
  • 数字输出通道‌:
    • 支持推挽、高边或低边配置
    • 可驱动电阻性、容性或感性负载

2.3 保护电路

  • 集成ESD(IEC 61000-4-2)和浪涌(IEC 6100-4-5)保护
  • 预留TVS二极管安装位(D3-D7)
  • 可配置电流限制保护(通过J4/J8跳线)

三、关键配置指南

3.1 电流限制设置

跳线配置电流限制特性
J4/J8引脚1-2短接≥500mA主模式,禁用自动恢复
J4/J8引脚3-4短接固定值(~180mA)通过25.5kΩ电阻设定
J4/J8引脚5-6短接可调(0-350mA)通过电位器调节
跳线移除300mA禁用自动恢复

3.2 工作模式选择

  1. IO-Link模式‌:
    • 使用TIOL1123实现IO-Link通信
    • 支持主/从设备配置
  2. 数字输出模式‌:
    • 使用TIOS1023驱动外部负载
    • 支持高/低边开关配置

3.3 故障诊断

  • NFAULT信号‌:低电平有效,指示以下故障:
    • 过流(>设定限值)
    • 过热(>T(WRN)阈值)
    • 欠压锁定(UVLO)
  • LED指示‌:D1(D2)亮表示TIOL1123(TIOS1023)故障

四、典型应用场景

  1. 工业传感器接口‌:
    • 连接IO-Link主站和智能传感器
    • 实现数字信号隔离传输
  2. 执行器驱动‌:
    • 通过数字输出通道驱动继电器/阀门
    • 支持大容性负载启动
  3. 设备状态监控‌:
    • 利用NFAULT信号实现故障预警
    • 结合微控制器实现智能保护

五、PCB设计建议

  1. 层叠结构‌:
    • 推荐4层板设计(信号-地-电源-信号)
    • 2oz铜厚提升电流承载能力
  2. 布局要点‌:
    • 输入电容尽量靠近IC引脚
    • 高频信号远离模拟反馈网络
    • 功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接
  3. 热设计‌:
    • 充分利用IC底部散热焊盘
    • 添加多个散热过孔连接各层地平面

六、性能测试数据

测试项目条件典型值
工作电压TIOL11xx7-36V
工作电压TIOS10xx5-36V
静态电流无负载<1mA
通信速率IO-LinkCOM1/2/3
开关频率数字输出100kHz-1MHz
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