ADuM3151/ADuM3152/ADuM3153用于SPI的3.75 kV、7通道、SPI隔离器、数字隔离器技术手册

概述
ADuM3151/[ADuM3152]/[ADuM3153]均为7通道、SPIsolator™数字隔离器，针对隔离式串行外设接口(SPI)进行了优化。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SSSPI总线信号中具有低传播延迟特性，可支持最高17 MHz的SPI时钟速率。这些通道在工作时具有14 ns传播延迟和1 ns抖动，以针对SPI优化时序。

ADuM3151/ADuM3152/ADuM3153隔离器还以三种不同的通道方向组合额外提供了3个独立的低数据速率隔离通道。器件以250 kbps数据速率对慢速通道中的数据进行采样和串行化，并在低速通道中伴有最高2.5 μs的抖动。
数据表：*附件：ADuM3151 ADuM3152 ADuM3153用于SPI的3.75 kV、7通道、SPI隔离器、数字隔离器技术手册.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
• 三个250 kbps数据通道
• 20引脚SSOP封装，爬电距离为5.1 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3750 V rms
  • 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 = 565 V峰值

功能框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

简介

ADuM3151/ADuM3152/ADuM3153 是一系列器件，旨在优化 SPI（串行外设接口）的隔离以实现高速传输，并提供额外的低速通道用于控制和状态监测功能。这些隔离器基于差分信号传输的 iCoupler 技术，可实现更高的速度和更低的噪声抗扰度。

高速通道

ADuM3151/ADuM3152/ADuM3153 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主从连接对应的通道）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。A 级版本与 B 级版本的区别在于，A 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。

ADuM3151/ADuM3152/ADuM3153 的 SPI 信号路径、引脚命名和数据方向之间的关系在表 24 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。为了与标准 SPI 接口兼容，主设备侧的 MI 线始终处于激活状态，且在未选择从属设备时不会三态。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 MI 线一起连接。

overline{SS}（从属选择条）通常是一个低有效信号，在 SPI 和类 SPI 总线中可具备多种不同功能。它在 A 级和 B 级中都可触发毛刺滤波器；因此，overline{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。

低速数据通道

低速数据通道作为经济高效的隔离数据路径提供，适用于定时要求不严格的场景。器件的所有高速和低速输入在一侧进行采样，然后在另一侧同步、分组并移位穿过隔离线圈。高速通道进行直流精度比较，低速数据通过在对侧读取输入进行传输。之后，由器件进行处理、解包，并因高速通道的定时偏差将其发送回，这一过程在内部处理，低速数据则被锁存到输出端。这种双向数据传输由一个自由运行的内部时钟控制。由于数据基于该时钟在离散时间点采样，低速通道的传播延迟在 0.1μs 到 2.6μs 之间，具体取决于输入数据沿相对于内部采样时钟的位置。

图 14 说明了低速通道的工作特性以及双向通道之间的关系。

• 点 A：当在两个低速数据沿之间采样数据时，沿之间非常窄的间隙会使输出时钟的输入增加。
• 点 B：发生在双向通道上的数据沿在采样点进行采样，并同时发送到输出，这使两个通道的输出数据沿同步。
• 点 C：小于最低低速脉冲宽度的数据脉冲可能不会传输，因为它们可能无法被采样。