[發明專利]用于數字輸入接收器中的輸入電流限制的裝置和方法

有效

• 申請號: 201811329521.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109765953B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: S·K·巴拉瓦爾;A·S·卡馬斯
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;王爽

本發明涉及數字輸入接收器中的輸入電流限制。在數字輸入電路的輸入路徑中與電阻器(358A、358B、R_SENSE)準并行地提供帶隙電壓基準(202、204)。由于準并性特性，數字輸入電路使用的電流被限制為基于外部電阻器的值的量。在用于跨越所選的隔離屏障(362A)提供邏輯信號的電路和吸收晶體管(205)之間對輸入電流進行分流，使得電流保持恒定。這允許數字輸入電路精確地限制輸入電流，而不需要場側功率。

相關申請的交叉引用

本申請根據美國法典第35條119(e)款要求2017年11月10日提交的題為“Input-Powered Isolated Digital Input Receiver with Current Limit and PreciseThresholds”的美國臨時專利申請62/584,350的權益，其通過整體引用合并于此。

技術領域

本發明的技術領域為工業控制，更具體地，本發明的技術領域為工業控制中使用的數字輸入邏輯電路。

背景技術

在工業工廠環境中，通常具有各種開關和為控制過程提供輸入的各種傳感器。開關和傳感器連線到工業控制器(通常稱為可編程邏輯控制器)的數字輸入。

諸如IEC61131-2的標準規定數字輸入接收器的輸入電流必須至少為2mA。由于工業控制器中可能存在數十甚至數百個數字輸入接收器，因此功率消耗以及所需的散熱可能會變得非常大，尤其是在沒有很好地控制輸入電流的情況下。

大多數基于光耦合器的數字輸入接收器和一些電容性隔離數字輸入接收器不具有任何輸入電流調節。另一系列數字輸入接收器有電流限制，但那些數字輸入接收器使用現場側功率，這通常更成問題并且沒有被普遍使用。一些工業控制器使用數字輸入接收器外部的JFET(結型場效應晶體管)來嘗試執行電流限制，但JFET閾值電壓的變化導致任何電流控制都很差。

發明內容

在數字輸入電路的輸入路徑中，與電阻器準并行地提供帶隙電壓基準。由于準并行特性，數字輸入電路使用的電流被限制為基于外部電阻器的值的量。在用于跨越所選的隔離屏障提供邏輯信號的電路和吸收晶體管之間將輸入電流進行分流，使得電流保持恒定。這允許數字輸入電路精確地限制輸入電流而不需要場側功率。

附圖說明

現在將參考附圖用于各種示例的詳細描述，其中：

圖1是工業控制器的第一示例的框圖，該工業控制器包括具有輸入電流限制的一系列數字輸入電路。

圖2是圖2的數字輸入電路的輸入側的更詳細框圖。

圖3是典型工業控制器的框圖。

具體實施方式

現在參考圖1，示出了示例工業控制器301。兩個數字輸入電路300A和300B被示出。電壓源304向現場提供電壓。使用場輸入導線309A將開關306A從電壓源304連接到一個場輸入端子312A。類似地，使用場輸入導線309B將傳感器306B從電壓源304被連接到場輸入端子312B。場輸入導線309A、309B上的電流是受限制的電流。在圖1的示例中，數字輸入電路300A和數字輸入電路300B跨越基于二氧化硅的隔離屏障使用高頻載波調制，以在現場和工業控制器301之間提供電容隔離。一些數字輸入電路使用電磁線圈和感應耦合，而其他數字輸入電路使用光電二極管、光電晶體管和光耦合。雖然不同類型的數字輸入電路可能具有不同的輸入電流要求來進行操作，但操作類似，因此可以在每種類型的數字輸入電路中應用當前的輸入電流限制。