“中华优秀传统文化走基层”活动走进新疆哈密

百度 恳谈会由甘肃省政协副主席、省工商联主席郝远主持甘肃省统战部副部长、省工商联党组书记赵少智出席会议甘肃省在京知名商协会助力甘肃发展恳谈会上，王金生等六名商协会会长为甘肃发展建言献策，并表达了投资甘肃、参与甘肃经济建设的强烈愿望。

作者：Reinhardt Wagner，杰出工程师

摘要

本文介绍了一种简单小巧的解决方案，用于驱动LED来在系统通电/断电的情况下提供视觉反馈。该电路由电阻和小型芯片组成，尽管该芯片原本并非用于此目的，但它取代了传统解决方案中的众多元器件。该电路不仅独立运行且功耗低，同时具备出色的抗误接线稳定性，非常适合用于工业及类似系统。

简介

工业控制系统普遍采用24 V DC作为现场电源电压，通常由设备（例如控制器主机以及I/O和通信模块）上的LED信号指示电源电压的有无。对于可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)控制器、电源单元、传感器和执行器等工业系统/子系统而言，LED电源指示灯有助于缩短安装、维护和停机时间。当满足规定的条件时，例如电压处于所需的工作电源电压范围内，电源LED应该亮起。尽管概念上很简单，但实际实现却颇具挑战。电源LED需要带有滞回的电压比较器，能够自供电，并且可以持续驱动LED。

此类电路的其他要求包括：

?   低功耗
?   当电源电压低于最低工作电压时，LED灯必须关闭
?   光强度应与电源电压无关
?   电路应能承受过电压
?   抗误接线稳定性出色，例如可以应对极性接反情况下遇到的负电压

电路虽然简单，但其性能往往会受到元器件特性、温度变化以及电压波动的显著影响。

背景知识

该LED驱动电路基于对一款工业数字输入芯片的重新利用，实现了与其最初预期应用不同的功能。工业输入常见于工业控制系统中，基于24 V逻辑，具有明确规定的输入电流/电压特性和定义的输入阈值电压。对于常见的3型工业输入，在最大输入高阈值电压11 V时，灌电流输入（有时也称为p型输入）的下拉电流要求大于2.0 mA。为了尽量降低功耗，如今的数字输入电路会限制输入电流，将其严格调节到略高于2.0 mA限值的水平。

构想

注意到2.0 mA与常见的LED驱动电流一致，并且工业数字输入具有明确定义的开关阈值，我们不禁要问：像MAX22191这样的单通道数字输入芯片是否适合电源监控和LED驱动应用？这款工业输入器件设计用于通过其OUT引脚驱动光电隔离器。图1为建议的应用电路。REXT是一个电流设置电阻，能够在2.0 mA至2.6 mA范围内调节OUT电流。

 

 

图1.电源监控LED驱动器

 

内部电流源的容差为±12.5％（涵盖温度、输入电压和器件间的差异），从而确保了低功耗特性，并且光强度随电源电压的变化几乎可以忽略不计。电流源额定OUT输出顺从电压为5.5 V，因此能驱动大多数现代LED。该器件的电源电流为110 μA（典型值），进一步保证了整体解决方案的低功耗表现。

如图2所示，LED电流在9 V（典型值）时迅速导通，在8 V（典型值）时关断，两者之间存在1 V的滞回电压。具体的最大导通和最小关断阈值电压，请参阅MAX22191数据手册。如果需要更高的阈值电压，可以将一个电阻R_IN与IN输入串联，如图3所示。R_IN值的计算公式为：R_IN = (阈值电压增量)/I_IN。

如图2所示，在导通状态下，LED电流不随输入电压的变化而变化。这与使用简单的双极/MOS晶体管驱动LED形成对比，由于晶体管的厄利电压，其电流-电压依赖性明显更大。

图2.LED电流与电源电压的关系

LED控制

针对需要在逻辑控制下打开/关闭LED的应用场景，可以方便地使用TEST输入，如图3所示。此电路支持实现一些辅助功能，例如上电延迟、闪烁或其他状态反馈。

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图3.具有开/关控制和更高阈值电压的电路

 

 

稳健性 该解决方案的额定工作温度范围为-40℃至+125℃。IN电源电压能够耐受-70 V至+60 V的宽电压范围，这为浪涌保护和应对误接线提供了充足的余地。在反向连接的情况下，如果输入电压为负，电路的输入电流将降低至1 μA。结论

MAX22191简化了LED电源指示应用的设计，其SOT23封装和低功耗电流设置进一步缩小了电阻解决方案的尺寸。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2024财年收入超过90亿美元，全球员工约2.4万人。ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

作者简介

Reinhardt Wagner是ADI公司的杰出工程师，工作地点在德国慕尼黑。他最初就职于Maxim Integrated，现在就职于ADI公司的工业自动化部门。在过去的21年里，他主要负责通信和输入/输出器件领域的新型工业芯片产品定义工作，涉及IO-Link、快速数字I/O、Beyond-the Rails?模拟开关和数字隔离等产品。