[发明专利]用于数字输入接收器中的输入电流限制的装置和方法

说明书

本发明涉及数字输入接收器中的输入电流限制。在数字输入电路的输入路径中与电阻器(358A、358B、R_SENSE)准并行地提供带隙电压基准(202、204)。由于准并性特性，数字输入电路使用的电流被限制为基于外部电阻器的值的量。在用于跨越所选的隔离屏障(362A)提供逻辑信号的电路和吸收晶体管(205)之间对输入电流进行分流，使得电流保持恒定。这允许数字输入电路精确地限制输入电流，而不需要场侧功率。

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35条119(e)款要求2017年11月10日提交的题为“Input-Powered Isolated Digital Input Receiver with Current Limit and PreciseThresholds”的美国临时专利申请62/584,350的权益，其通过整体引用合并于此。

技术领域

本发明的技术领域为工业控制，更具体地，本发明的技术领域为工业控制中使用的数字输入逻辑电路。

背景技术

在工业工厂环境中，通常具有各种开关和为控制过程提供输入的各种传感器。开关和传感器连线到工业控制器(通常称为可编程逻辑控制器)的数字输入。

诸如IEC61131-2的标准规定数字输入接收器的输入电流必须至少为2mA。由于工业控制器中可能存在数十甚至数百个数字输入接收器，因此功率消耗以及所需的散热可能会变得非常大，尤其是在没有很好地控制输入电流的情况下。

大多数基于光耦合器的数字输入接收器和一些电容性隔离数字输入接收器不具有任何输入电流调节。另一系列数字输入接收器有电流限制，但那些数字输入接收器使用现场侧功率，这通常更成问题并且没有被普遍使用。一些工业控制器使用数字输入接收器外部的JFET(结型场效应晶体管)来尝试执行电流限制，但JFET阈值电压的变化导致任何电流控制都很差。

发明内容

在数字输入电路的输入路径中，与电阻器准并行地提供带隙电压基准。由于准并行特性，数字输入电路使用的电流被限制为基于外部电阻器的值的量。在用于跨越所选的隔离屏障提供逻辑信号的电路和吸收晶体管之间将输入电流进行分流，使得电流保持恒定。这允许数字输入电路精确地限制输入电流而不需要场侧功率。

附图说明

现在将参考附图用于各种示例的详细描述，其中：

图1是工业控制器的第一示例的框图，该工业控制器包括具有输入电流限制的一系列数字输入电路。

图2是图2的数字输入电路的输入侧的更详细框图。

图3是典型工业控制器的框图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了示例工业控制器301。两个数字输入电路300A和300B被示出。电压源304向现场提供电压。使用场输入导线309A将开关306A从电压源304连接到一个场输入端子312A。类似地，使用场输入导线309B将传感器306B从电压源304被连接到场输入端子312B。场输入导线309A、309B上的电流是受限制的电流。在图1的示例中，数字输入电路300A和数字输入电路300B跨越基于二氧化硅的隔离屏障使用高频载波调制，以在现场和工业控制器301之间提供电容隔离。一些数字输入电路使用电磁线圈和感应耦合，而其他数字输入电路使用光电二极管、光电晶体管和光耦合。虽然不同类型的数字输入电路可能具有不同的输入电流要求来进行操作，但操作类似，因此可以在每种类型的数字输入电路中应用当前的输入电流限制。