1

行业背景：工业自动化升级，PLC接口兼容性成关键瓶颈

 

随着工业4.0的推进，PLC（可编程逻辑控制器）作为自动化系统的“大脑”，需连接多种设备（如驱动器、传感器）。然而，不同厂商设备的接口电压标准各异（5V/12V/24V），导致PLC与驱动器间的信号传输常需外置转接电路或特制电缆，成本高、布线复杂、占用空间大，严重制约系统灵活性与效率。 

根据数据统计，全球工业自动化设备市场规模已达5200亿美元（MarketsandMarkets 2025），但PLC与驱动器、传感器间的多电压接口壁垒仍困扰着85%的制造企业。以汽车焊装产线为例，24V伺服系统、12V光电传感器、5V通信模块并存，传统方案需配置3组独立接口模块，导致以下问题：

1. 布线复杂度提升40%

2. 机柜空间占用增加25%

3. 维护成本上升30%（数据来源：ARC咨询集团报告）

2

痛点分析：传统方案的三大缺陷  

1. 多电压适配困难：不同电压级接口需定制连接器，增加库存和管理成本。  

2. 外置电路复杂：额外添加电阻、PTC限流元件或隔离模块，占用PCB空间。 

3. 高频信号受限：传统限流方案（如PTC）工作频率低（通常<100kHz），难以满足高速脉冲信号（如500kHz）需求。  

3

解决方案：耗尽型MOSFET + 自适应限流电路  

1. 方案核心：耗尽型MOSFET——DMZ42C10S

2. 步进电机驱动控制器接口电路设计适配电路，利用耗尽型MOSFET恒流控制电路基本原理，仅需一颗耗尽型MOSFET（DMZ42C10S），配合一颗限流电阻，即可实现5V-24V宽电压输入适配，无需外置电路 。

电路工作原理：  

1. 耗尽型MOSFET和限流元件（通常为电阻）构成限流单元

2. 自适应限流：当输入电压升高时，MOSFET栅源电压VGS降低，自动限制电流增长，形成负反馈。 

3. 公式支撑：限流电阻值 I_(MAX)=  |V_GS(OFF)| / R，精准设定最大电流。 

性能优势：  

1. 宽电压兼容：5V-24V输入下，电流波动<±2%。 

2. 高频支持：工作频率高达500kHz，满足高速脉冲需求。 

3. 高鲁棒性：DMZ42C10S耐压达100V，抗浪涌能力强。 

技术优势对比传统方案： 

实测数据：  

1. 输入24V脉冲信号时，电流稳定在17mA，信号失真率<1%。 

2. 在-40℃~85℃环境下，接口电路性能无衰减。 

4

ARK（方舟微）DMZ42C10S关键参数说明  

1. 耐压值（Vds）：100V，轻松应对工业环境电压波动。

2. 导通电流 530mA：从容应对工业标准电流输出要求。  

3. 导通电阻（R_DS(on)）：典型值2Ω，功耗低、发热小。 

4. 工作频率：支持500kHz，满足高速信号传输。 

5. 封装：SOT-23，体积小，适合高密度PCB布局。  

以上产品参数源于ARK（方舟微）耗尽型MOSFET产品DMZ42C10S产品手册，对比分析数据源自方舟微电子公司实验室测试结果。

额外需要说明的是：DMZ42C10S是ARK（方舟微）研发的一款耐压100V的N沟道耗尽型MOSFET产品，该产品性能优异，可靠性高，且参数定义范围与Infineon的BSS169基本一致。相较于BSS169，DMZ42C10S具有更低的导通电阻，以及更大的电流能力，可以对BSS169实现Pin-to-Pin完美替代。

对标英飞凌BSS169的更详细数据分析，请参考文章：【国产替代】ARK（方舟微）DMZ42C10S 完美替代 英飞凌 BSS169 

---