DI是一种电路，用于接收来自工业传感器的二进制信号，并将其转换为PLC或工业控制器的可靠逻辑信号。工业二进制信号的常见示例是按钮和/或温度或接近阈值指示器。MAX22191寄生式DI电路可以监控PLC和工业电路的1型和3型接收和源二进制输入信号。

数字输入类型

IEC 61131-2标准规定了工业应用中下沉直流电路的输入阈值和电流要求，并定义了三种工业应用的直流电路:

• 类型1:机电电路

• 类型2:分立，大电流，半导体电路

• 类型3:集成(低功率)半导体电路

DI类型之间的区别主要是电压阈值和电流限制。此外，DI电路通常用于以下两种配置之一:正逻辑(下沉输入和源输出)，负逻辑(下沉输入和源输出)。24V和48V(直流和交流)下沉输入的IEC 61131-2阈值如表1所示。

随着工厂车间传感器密度的增加，需要更小封装和更低功耗的数字输入电路。如表所示，2型直流电路需要更大的功率，反过来，自然地逐步淘汰了现代工业设备。

MAX22191设计用于支持Type 1 (DC和AC)和Type 3 (DC)输入。

24V直流下沉数字输入

一个常见的DI电路是正逻辑电路，也称为下沉输入。在下沉输入配置中，当源电压高时，DI电路吸收来自源的电流。图1显示了寄生供电下沉输入配置中的MAX22191。

当输入电压(IN引脚)超过导通电压阈值(10V, MAX22191最大)时，MAX22191检测到导通状态。然后使能输出并向负载提供2.3mA(类型)电流。当输入电压低于输入电压下阈值(7V, min)时，输出电流降至0mA，表示关闭状态。使用如图1所示的电路，VSOURCE = 24V和继电器对电路的输入进行脉冲，MAX22191的in引脚电压和OUT电流如图2所示。

请注意，输出源电流由CH3波形表示。通过将CH3波形除以10欧姆计算输出(OUT)源电流。

请注意，D1 TVS二极管是在高压瞬态事件期间保护MAX22191的。选择D1二极管时，请确保其箝位电压低于输入引脚的绝对最大额定值(MAX22191 IN引脚为+60V)。

24V直流源数字输入

负逻辑DI电路具有电流源输入和电流下沉输出。这种类型的配置是电流源DI电路。请注意，在使用电流源DI电路时应特别小心，因为短路条件会导致输出“导通状态”。

图3显示了寄生供电电流源配置下的MAX22191。

在此配置中，MAX22191的In引脚接24V电源，传感器或开关的GND/return端子接信号源的GND端子。只有当开关闭合并且电流可以流向电源的返回端时，该电路才处于on状态。引用返回终端的结果波形类似于图2中的波形。

使用带有状态/指示灯LED的MAX22191

MAX22191可以寄生地为自身、光隔离器和用于状态信息的外部LED供电，使其成为可用的低功耗数字隔离解决方案。图4显示了一个带有外部LED的示例电流汇聚配置。

当输入电压(V(IN))超过输入高阈值时，输出源2.3mA(类型)电流并提供足够的电压合规性来驱动外部状态LED和光隔离器。当输入电压降至低于低输入阈值时，输出电流切断，LED关断，光隔离器关断。

高压和交流信号检测

一些应用需要适合下沉、源和大交流输入信号电压的数字输入。通过增加一个外部二极管桥和几个电阻器，MAX22191可以用于具有这些要求的系统。图5显示了用于高压双向信号检测的基本MAX22191电路。

两个1.5k欧姆 MELF电阻器和两个TVS二极管D1和D2用于保护电路免受瞬态高压/电流事件的影响，如浪涌(IEC 61000-4-5)，电气快速瞬态(EFT, IEC 61000-4-5)和静电放电(ESD, IEC 61000-4-2)。确保D1和D2的箝位电压低于DI输入引脚的最大额定值。

D3二极管桥用于将输入信号整流到0V = V2 = V(SOURCE)。这些增加的二极管还增加了整个DI电路的吸收/源电流，并略微增加了电路的总体功耗。使用图4中的电路，加上±24V V(SOURCE)输入，图6中的波形显示了开关时的in输入电压和OUT输出源电流。图7显示了相同的波形，使用±48V V(SOURCE)电压。

图5中的电阻R1和R2在高压应用中保护MAX22191，如果高于10V，则可用于设置导通状态触发电压。使用以下步骤计算所选阈值(V(TH))的电阻值:

1. 计算V(SOURCE) = V(TH)时的V(2)电压为V(2) = V(SOURCE) - [V(DIODE) + (1.5k欧姆 × I(IN))]。

2. 计算V(1) = V(2) - (1.5k欧姆 × I(IN))

3. 在100O到1k欧姆之间选择R(2)。

4. 计算R(1) = R(2) × (V(1)/10 - 1)

设I(IN) = 3.8mA进行双向输入计算。

例如，使用±110V的双向输入信号，我们假设触发阈值已设置为+60V。计算电阻分压器的值如下:

1. V(2) = 60v - (0.7v + 5.7v) = 53.6v

2. V(1) = 53.6v - 5.7v = 47.9v

3. R(2) = 1k欧姆

4. R(1) = 1k欧姆 × (47.9/10 - 1) = 3.79k欧姆

为正常工作选择具有适当功耗额定值的电阻器尺寸。

尽管如图5所示为双向输入信号，但电阻分频器也适用于单向输入信号电路。单向电路的计算和功率考虑与这里所示的相似，但输入电流应设置为2.4mA (I(IN) = 2.4mA)。