MAX22007集成基准电压源的四通道12位可配置模拟输出器件技术手册

概述
MAX22007是一款可通过软件配置的四通道模拟输出器件，可在每个通道上提供电压或电流输出。对于高压电源（HVDD = 8V至20V，HVSS = -2V至0V），所有输出都具有±42VP-P 保护。
MAX22007的每个输出通道都带一个12位DAC，利用共享内部基准电压源实现快速建立时间。该器件可提供低失调高压放大器，用于调节从低压DAC输出至高压或电流输出的信号。如果某个输出接线错误，所有其他输出仍不会受影响，并且能够正常运行。每个通道都可以使用一个内部比较器来确定负载阻抗，支持微控制器以智能方式选择电压或电流输出模式。所有输出均通过集成电流保护确保安全，以实现稳定的功能和散热性能。MAX22007还包含热关断电路，可在结温超过165°C（典型值）时保护器件。
MAX22007使用时钟速率高达30MHz的SPI接口与微控制器通信，还提供可选8位CRC，以提高数据完整性。8个GPIO可用于连接和控制应用电路中的其他资源。MAX22007采用2.7V至5.5V VDD 低压电源和8V至24V HVDD正高压电源供电。负电源电压HVSS可以设置在-2V至0V之间。
MAX22007采用8mm x 8mm 56引脚TQFN封装，工作温度范围为-40°C至+85°C，所有引脚均提供2.5kV HBM ESD保护。
数据表：*附件：MAX22007集成基准电压源的四通道12位可配置模拟输出器件技术手册.pdf

应用
• 楼宇自动化模拟输出
• 可配置模拟输出卡
• 工厂自动化模拟输出
• 过程自动化
• 可编程逻辑控制器

特性

• 可配置输出
  • 每个输出可单独配置
  • 提供内部比较器，可计算电压模式或电流模式负载阻抗
  • 电压模式支持0V至10.5V线性范围，对于1kΩ至1MΩ负载提供12.5V超量程
  • 电流模式支持0mA至21mA线性范围，对于0Ω至750Ω负载提供25mA超量程程
• 系统精度
  • V/I输出分辨率为12位
  • 经过工厂校准，25°C时增益和失调误差在±0.2%以内
  • 在-40°C至+85°C范围内，V/I总非调整误差小于±1%
• 集成诊断功能，稳定可靠
  • 为输出驱动器提供±±42VP-P保护
  • 输入引脚配置4.99kΩ串联电阻，提供±1kV浪涌保护
  • 所有引脚上提供±2.5kV HBM ESD保护
  • 通过外部二极管，为输出提供短路和过压保护
  • 热监控和关断保护
• 简单的低成本接口
  • 高达30MHz的SPI串行接口，带可选的8位CRC
  • 菊花链模式，可降低系统成本
  • VDD = 2.7V至5.5V，便于连接微控制器
  • 高压输出电源：
    • HVDD：+8V至+24V
    • HVSS：-2V至0V
• 紧凑型封装，性能稳健
  • 工作温度范围：–40°C至85°C
  • 56引脚TQFN，8mm x 8mm

电特性

典型操作特性

引脚配置描述

框图

应用信息

单高压电源

MAX22007 设计为使用单一正高压电源工作（即 HVSS 连接到 GND）。在这种情况下，线性输出电压范围从高于 GND 300mV 处起始，线性输出电流范围从 1.5mA 起始。如果要求达到所有规格性能，包括输出电压低至 20mV 或输出电流低至 40μA，则必须使用 -2V 的负高压电源 VHVS。

电源上电顺序

MAX22007 的两组电源（VDD/GND 和 HVD/ HVSS ）可以按任意顺序上电。同样，正高压电源 HVD 和负高压电源 HVSS（如果选择 HVSS 与 GND 电位不同）也可以按任意顺序上电。

电源去耦

为减少纹波并降低引入信号或数据误差的可能性，分别用 1μF 低等效串联电阻（ESR）陶瓷电容对 VDD 和 HVD 进行旁路接地，并且旁路电容应尽可能靠近 VDD 和 HVD 引脚放置。如果需要负高压电源，也用 1μF 低 ESR 陶瓷电容将 HVSS 旁路接地，且旁路电容应尽可能靠近 HVSS 引脚。

PCB 布局建议

PCB 设计师应遵循以下关键建议，以便从 MAX22007 获得最佳性能：

• 使用合适的接地技术，如采用具有低电感接地层的多层板。
• 将所有 GND 和 GND_p 引脚连接到 PCB 上的接地层。
• 使用接地层屏蔽来提高抗扰度。
• 使模拟信号走线远离数字信号走线，尤其是时钟走线。
• 将 MAX22007 底部的裸露焊盘连接到 HVSS。
• 最大化所有层的金属覆盖面积，尤其是顶层和底层，以优化散热。
• 最大化过孔数量以满足封装散热需求。如果可能，用铜填充过孔，这能进一步增强 PCB 的垂直热传导能力。
• 应尽量减小封装应力，以确保输出精度。

有关详细的推荐布局，请参考 MAX22007 评估套件数据手册。

浪涌保护

借助外部电路，输入和输出引脚可抵御 ±1kV/42Ω 线间或线对地浪涌脉冲，符合 IEC 61000 - 4 - 5 标准。在输出端与 GND 之间，在 AOP_ 二极管之后和 500Ω 电流检测电阻之后放置一个 40V 双向瞬态电压抑制器（TVS）。在每个输入引脚（CIN_、CIN_P、VIN_ 和 VIP_）串联一个至少 4.99kΩ 的电阻。

MAX22007 的所有其他引脚均符合 ±2.5kV 人体模型（HBM）静电放电（ESD）标准。如果浪涌电压可能耦合到电源轨（HVD 或 HVSS），建议分别在 HVD 或 HVSS 引脚上放置一个单向 TVS。