EMB_87

EMBEDDED 87 • FEBBRAIO • 2023 45 essere disponibile in un package di tipo WLP (Wa- fer-Level Package) in grado di minimizzare gli in- gombri. Questo limite dimensionale è anche uno dei motivi per cui è stato integrato un regolatore DC-DC nei più recenti transceiver IO-Link, come sottolinea- to in precedenza. Tuttavia, la maggior parte dei sensori industriali deve essere progettata per funzionare anche in ambienti difficili, il che significa che deve integrare circuiti di protezione come i diodi TVS, che non sono illustrati nella figura 5. Qui è importante prestare attenzione alle specifiche dei valori limite ammissibili (Absolute Maximum Ratings) per i transceiver IO-Link. A questo punto è utile un approfondimento. Perché il valore limite ammissibile di 65 V degli IO riduce le dimensioni del sottosistema sensore? In genere, il sensore deve “sopravvivere” alle sovratensioni tra i 4 pin: GND, C/Q, DI, DO. I transceiver IO-Link di Ana- log Devices prevedono un valore limite ammissibile di 65 V. Se prendiamo come esempio un picco di 1 KV a 24 V tra C/Q e GND: Tensione tra C/Q e GND = Tensione di aggancio (clamp) del TVS + tensione diretta del TVS Con la specifica di valore massimo assoluto più elevata, il progettista può utilizzare un diodo TVS più piccolo come l’SMAJ33, la cui tensione di aggancio è 60 V @ 24 A e quella di conduzione diretta del TVS è 1 V @ 24 A. Tensione tra C/Q e GND = 61 V Questo valore rientra nella specifica dei valori limite ammissibili del transceiver di Analog Devices. Tuttavia, se la specifica dei valori limite è inferiore (in genere a livello industriale è di circa 45 V) per bloccare la tensione a un livello accettabile è neces- sario un diodo TVS di dimensioni molto più ampie, come il modello SMCJ33. Questo diodo è tre volte più grande di quello richiesto per il transceiver di Analog Devices. Nel progetto complessivo del sensore, se le specifiche dei valori limite ammissibili (Abs Max) del transcei- ver sono inferiori, l’impatto dimensionale di un diodo TVS più grande è significativo. La tabella 1 mostra la differenza stimata per l’area del PCB. L’ipotesi è che il sensore debba essere in grado di resistere a un picco ad alto livello di ±1 KV/24 A. Sotto questo aspetto, i transceiver IO-Link di pros- sima generazione sono stati ulteriormente migliora- ti. Ora i nuovi transceiver IO-Link di Analog Devi- ces sono dotati di una protezione integrata sui pin di interfaccia di linea IO-Link (V24, C/Q, DI e GND). Tutti questi pin sono dotati di una protezione inte- grata contro picchi di ±1,2 kV/500 Ω. Inoltre, sono tutti protetti contro le tensioni inverse, i cortocircuiti e l’inserimento a caldo (hot plug). Nonostante tutte le funzioni di protezione integrate e il regolatore buck DC-DC incluso, questi dispositivi sono offerti in un package WLP di dimensioni mini- me (4,1 mm x 2,1 mm), che consente di progettare un sensore IO-Link di dimensioni veramente contenute. Fig. 5 – Nei progetti di sensori IO-Link più recenti, le dimensioni rappresentano un elemento da tenere nella massima considerazione IO-LINK | HARDWARE