最新IO-Linkトランシーバ、業界で最も低い残留電圧、低消費電力、低温度を実現

テキサス・インスツルメンツはこのほど最新IO-Linkトランシーバ『TIOL111』およびデジタル・アウトプット・スイッチ『TIOS101』を発表しました。

コンパクト・サイズのIO-Linkトランシーバ『TIOL111』は、IEC、ESD、EFT、サージなど、すべての保護回路を搭載し、業界で最も低い残留電圧、低消費電力、低温度を実現しさらに、SIO デバイスであるデジタル出力スイッチ『TIOS101』との互換性もあります。『TIOL111』および『TIOS101』は業界最小のボディーサイズかつ優れた熱特性のパッケージをラインアップしています。

IO-Linkは、スマート・ファクトリ化の実現の上で重要なインターフェイスとなります。メーカーに依存しない双方向の通信プロトコルであるIO-Linkを使用することで、効率性と拡張性に優れたスマート・ファクトリを開発することができます。

TIの『TIOL111』IO-Linkトランシーバと『TIOS101』デジタル出力スイッチを組み合わせることで、製品提供を最適化し、部品数を削減しながら、次世代の工場向けセンサ/アクチュエータを開発することができます。

また『TIOL111』と『TIOS101』デバイス間のピン互換性を活用することで、IO-LinkとSIO(標準入力/出力)センサの両方式をサポートする完全なポートフォリオを開発でき、各センサ向けに2つの異なるプリント基板(PCB)を実装する必要がなくなります。各デバイスは、対応インターフェイスをサポートするとともに、以下のような統合された高水準の保護機能を提供します。

  • 16kV IEC 61000-4-2静電放電(ESD)保護
  • 4kV IEC 61000-4-4電気的高速過渡現象(EFT)Criterion A 保護
  • 1.2kV/500Ω IEC 61000-4-5(サージ)保護
  • ±65V過渡電流トレランス
  • 最大±55Vの逆極性保護
  • 過電流/過電圧/過熱保護

このような高水準の保護機能により、これまで同様の機能を担っていた外部過渡電圧サプレッサ(TVS)ダイオード部品のサイズの縮小、あるいは、部品そのものを取り除くことができます。その結果、従来世代または競合ソリューションに比べて、全体の部品数を減らし、関連コストを削減することができます。

センサの物理的なサイズは技術の進歩とともに、縮小しています。その中でも最小のセンサは、図1にあるような円筒形センサです。

 1IO-Link円筒型センサ

図1の上部にあるセンサは、円筒形のカバーが施された最終製品です。中央のワイヤの先端にある部分は、センサの内部プリント基板(PCB)で、縦17.5mm横2.5mmという極めて小さなものとなっています。このような小型フォームファクタに収まるように、IO-LinkまたはSIO出力のいずれかを実装するデバイスも同じように小型でなければなりません。このようなシステム要件を念頭に、『TIOL111』と『TIOS101』ソリューション向けの新しいDMWパッケージが開発されました。DMWパッケージは現在市場に流通している製品の中で、最も小型の耐熱型IO-Linkパッケージです。縦3.0mm横2.5mmのDMWパッケージは、熱伝導用の熱パッドとフロースルー・ピンアウトからなります。フロースルー・ピンアウト(図2)は、一方のX軸上でマイクロコントローラ向けのロジック・インターフェイスを、他方のX軸上で24V IO-Linkインターフェイスを提供することで、PCBレイアウトとデバイス配置においてさらなる柔軟性をもたらします。

図2:『TIOL111』/『TIOS101』フロースルー・パッケージ

TIOL111』と『TIOS101』の残留電圧は、わずか1.75Vです。IO-LinkとSIOを使用するセンサはとても小型で、丈夫で、密封されています。この小型で密封されたフォームファクタのため、多くの設計課題が存在しますが、その中でも最大の課題の一つが熱性能です。『TIOL111』と『TIOS101』は、250mAで1.75Vという超低残留電圧をサポートすることで、電力損失と熱問題に対応することができます。

 1:電力損失 = 残留電圧 × Iout

もう一つの重要な保護機能がコンフィギュレーション可能な電流制限で、センサを保護し、ネットワークの遮断を防ぐことができます。抵抗範囲0から100kΩまでのレジスタで、『TIOL111』と『TIOS101』は50から350mAまでの電流制限をサポートします。このリミッタは、定期的な過電流モニタリングを通じて、過電流状態にあるプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)を特定し、デバイスの電流出力を止めることができます。

このコンフィギュレーション可能な電流制限レジスタはILIM_ADJピン上に配置されています(図3参照)。

 3:『TIOL111』アプリケーション回路図

図4が示すように、ILIM_ADJ上で0Ωレジスタを使用することで、初期値の最大電流制限350mAになります。(図4参照)

 4:電流制限vs. RSET

 『TIOL111』と『TIOS101』のこれらの機能と利点により、複数のプラットフォームおよび電流構成要件を柔軟にサポートする、最小フォームファクタのソリューションを開発することができるのです。

<参考情報>

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※上記の記事はこちらのBlog記事(2017年9月28日)より翻訳転載されました。

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