很多時候，公司忘記了工業應用也變得越來越小和越來越密集。雖然許多人理解為什么消費產品包含更多功能，但工業控制系統也不能免于這種趨勢。因此，ST 推出了CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3，這兩款用于數字輸入的限流器可大大降低散熱量。它們還與不需要光耦合器的應用兼容，例如低壓輸出，無需使用額外的組件。因此，構建更具成本效益的工廠自動化解決方案變得更加容易。同樣，工程師可以使樓宇自動化系統小型化或更有效地驅動電機。CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 具有相似的規格，但分別支持單通道和雙通道。由于安全法規限制了通道的數量，因此僅提供一兩個通道可為工程師提供更大的靈活性和更小的封裝。

數字輸入限流器背后的挑戰

微控制器和網絡模塊備受關注。但是，如果沒有安全可靠的數字輸入電路，就不可能知道哪條路是向上的，有時甚至是字面意思。這就是 IEC61131-2 對 24 V 工業傳感器進行嚴格監管的原因，這有助于確定信號是 0 還是 1。例如，工業傳感器需要向 MCU 發送數據。其信號將通過數字輸入接口，這將有助于確定 MCU 是否應將信號解釋為“0”或“1”。

IEC61131-2 Type 1 傳感器中的“0”在 15 mA 時必須介于 -3 V 和 +15 V 之間。“1”在 15 V 和 30 V 之間，電流在 2 mA 和 15 mA 之間。在 3 類傳感器中，“0”在 15 mA 時的電壓介于 -3 V 和 +11 V 之間。“1”的電壓在 +11 V 和 +30V 之間，電流在 2 mA 和 15 mA 之間。CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 支持 1 型（傳統）和 3 型（現代）傳感器。

數字輸入限流器面臨許多挑戰。例如，它們必須處理惡劣環境中的高電壓。工程師們知道，許多 24 V 負載都會受到劇烈尖峰的影響。此外，限幅器本身必須輸出非常低的電流并保持與低功耗微控制器的電壓兼容。因此，最初的數字輸入使用分立系統，許多仍然使用光耦合器。隨著電路變得越來越小，工程師們不得不找到一種方法來縮小他們的設計。CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 由于能夠移除組件和優化系統，因此可以實現小型化。

CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3：通過減少實現小型化

散發更少的熱量

分立式限流器面臨的最常見問題是其固有的高功率和散熱。類型 3 數字輸入的電流必須低至 2 mA。因此，電流的急劇減少傳統上意味著高損耗。事實上，雖然可以使用無源電阻器來降低電流，但它們的性能會線性跟蹤電壓，這會導致損耗增加，從而導致顯著的散熱。此外，分立電流限制器本身消耗的電流超過 2 mA。因此，CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 提供了更好的性能，因為它們的機制與電壓不是線性的。因此，它們不會遭受相同的功率損失和散熱問題。

為自身供電并使用小型封裝

CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 幫助縮小設計的另一種方式是通過它們的自供電功能。實際上，可以使用輸入信號激活兩個限流器。此外，它們在關閉狀態下根本不消耗電力。工程師不需要使用電源來驅動它們，因此可以提高整體效率。此外，由于可編程邏輯控制器必須具有指示燈，因此該架構無需額外的電路板和連接器即可驅動 LED。CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 是當今市場上為數不多的自供電數字輸入電流限制器之一。最后，雙通道 CLT03-2Q3 采用微型 QFN 封裝這一事實意味著工程師可以將其 PCB 做得更小。

使用隔離和非隔離系統

由于數字輸入電流限制器的優化，團隊還可以進一步縮小他們的設計，并從更通用的系統中受益。事實上，雖然許多工程師關注基本規范，但研究整體架構同樣重要。例如，ST 修改了 CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 的輸出級，以確保它們在隔離和非隔離解決方案中的使用。團隊使用光耦合器將現場側與邏輯側隔離。在惡劣的工業環境中，需要隔離以發送干凈的信號并保護可編程邏輯控制器。但是，在某些情況下不需要光耦合器，例如在使用低功耗微控制器時。在這種情況下，ST 限流器無需任何額外的外部元件即可驅動數字輸入，從而進一步簡化了 PCB。

CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3：通過創新提高生活質量

60 V 和反向插件

為了使 CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 更加穩健，我們確保支持高達 60 V 的輸入電壓，同時仍支持反向插件。傳統上，數字輸入支持高達 45 V。然而，越來越多的安全應用以 60 V 為目標。工業設置通常不穩定。因此，允許更大的凈空使系統更加健壯。但是，額定電壓為 60 V 的競爭數字輸入電流限制器不支持反向插件。

可編程測試脈沖發生器

ST 工程師希望幫助客戶更好地監控他們的系統。因此，我們包含了一個可配置的測試脈沖發生器。測試脈沖本身的想法并不新鮮。傳統上，它采用旗幟的形式。如果設備進入故障區域，它會向微控制器發出一個標志。不幸的是，如果傳感器不發送信息，則有可能輸入可能會卡在高壓位置，或 1. MCU 無法知道輸出是否錯誤，這可能會導致錯誤。

為了解決這個問題，CLT03-1SC3 和 CLT03-2Q3 可以發送一個可編程的測試脈沖，該脈沖可以定期強制輸入為 0。因此它提供了一種方法來檢查高電壓是傳感器信息的結果還是僅僅是由于錯誤一個錯誤。此外，如果輸入電壓攀升至高于 IEC61131-2 規范，即直流 24V 輸入信號應用高于 30V，則可以將我們的數字輸入電流限制器置于安全模式以降低電流。一旦電壓降低，設備就會恢復正常行為。

下一步

試用 CLT03 系列器件的最佳方法是使用STEVAL-IFP035V1。該評估板使用兩個 CLT03-2Q3 允許工程師測試隔離和非隔離輸入。因此，這是見證較低散熱或設備 EMI 穩健性的最快方式。事實上，競爭的數字輸入電流限制器不使用 EMI 濾波器，因為它們限制了傳感器和微控制器之間的數據速率。然而，由于傳感器本身具有低數據速率，我們的工程師決定包括一個高額定 EMI 濾波器。它在 CLT03 設備中的存在有助于進一步減少材料清單，因為它們提高了整體穩健性。

審核編輯：郭婷