ADUM4154用于SPI接口的5 kV专用隔离器技术手册

概述
ADuM4154是一款5kV rms、7通道SPIsolator ^™^ 数字隔离器，针对串行外设接口(SPI)进行了优化，并最多可以支持4个从器件。 (提供3.75kV rms型号)。这款器件基于ADI公司的iCoupler ^®^ 芯片级变压器技术，在CLK、MO/SI、MI/SO和SS SPI总线信号中具有低传播延迟和低抖动特性，可支持最高17 MHz的SPI时钟速率。

ADuM4154隔离器还提供从机选择多路复用系统，一个隔离器最多可以支持4个从机器件。 当选中目标从机时，从机选择信号以低传播延迟传播到所需输出，可实现严格的时序控制。 隔离式SSx通过250 kbps低速、2通道地址总线寻址，更换目标从机器件只需2.5 μs。
数据表：*附件：ADUM4154用于SPI接口的5 kV专用隔离器技术手册.pdf

应用

• 工业可编程逻辑控制器(PLC)
• 传感器隔离

特性

• 支持最高17 MHz的SPI时钟速度
• 4个高速、低传播延迟、SPI信号隔离通道
• 最多支持4个从器件
• 20引脚SOIC_IC封装，爬电距离为8.3 mm
• 工作温度高达：125°C
• 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs
• 安全和法规认证
  • UL认证符合UL 1577标准
    • 1分钟5000 V rms，SOIC长封装
  • CSA元件验收通知5A
  • VDE合格证书
    • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    • VIORM = 849 V峰值

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

简介

ADuM4154 的设计旨在优化 SPI（串行外设接口）的隔离以实现高速传输，同时提供额外的低速通道用于控制和状态监测。该隔离器基于差分 iCoupler 技术，可实现更高的速度和更低的噪声。

高速通道

ADuM4154 有四个高速通道。前三个通道（CLK、MISO、MOSI，斜杠表示隔离器中特定的输入和输出连接）经过优化，可在 B 级实现低传播延迟，或在 A 级实现高噪声抗扰度。这两个等级的区别在于 B 级的这三个通道中添加了毛刺滤波器，这会增加传播延迟。B 级的最大传播延迟为 14ns，支持最高 17MHz 的标准 4 线 SPI 时钟速率。不过，由于 B 级版本中没有毛刺滤波器，要确保不存在小于 10ns 的虚假毛刺。

B 级器件中小于 10ns 的毛刺可能会导致第二个数据位丢失。这种脉冲会在输出上表现为虚假的数据转换，在下一个有效数据沿刷新时得到纠正。建议在噪声环境中使用 A 级器件。

ADuM4154 的 SPI 信号路径与引脚命名之间的关系以及引脚功能在表 20 中有详细说明。

数据路径与 SPI 模式无关。CLK 和 MOSI SPI 数据路径针对传播延迟和通道间匹配进行了优化。MISO SPI 数据路径针对传播延迟进行了优化。器件不会对时钟通道的极性进行同步；因此，对于数据通道的定时没有约束。SPI 接口的时钟线始终有效，并且在未选择外设时不会三态。这样就避免了在不添加中继器缓冲器或多路复用器的情况下，将多个 ADuM4154 的 MI 线一起连接。

SS（从选择条）通常是一个低有效信号。SS 可以有多种不同的功能：SPI 和类 SPI 总线。其中许多功能在 A 级和 B 级中都会触发；因此，SS 路径包含一个毛刺滤波器，可防止短脉冲传播到输出，从而在操作中导致其他错误。MSS 信号需要在 B 级器件的第一个有效时钟沿之前有 10ns 的建立时间，以允许毛刺滤波器增加传播时间。

外设选择多路复用器

ADuM4154 最多可控制四个独立的外设器件。图 10 展示了使用通用隔离器实现此功能的方法。每个外设选择都需要一个隔离通道；因此，需要七个高速通道来传输双向数据到四个外设。

图 11 展示了 ADuM4154 如何控制四个外设：通过将 SS 输入路由到隔离器外设侧的一个多路复用器上，与标准方案相比，这样可减少三个隔离通道。

多路复用器选择线是在 ADuM4154 中实现的低速通道。SS0 和 SSA 是隔离的。所有低速输入在一侧进行采样，器件的直流值在另一侧进行采样并同步、分组和移位穿过隔离线圈。低速选择线经过优化以实现直流精度，高速通道用于将多路复用控制块的数据传输。高速通道的数据传输在内部处理，从芯片外部不可见。