ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442 1 kV RMS四通道数字隔离器技术手册

概述
ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442均为采用ADI公司iCoupler®技术的4通道数字隔离器。这些隔离器件结合了高速CMOS与单片空芯变压器技术，可提供出色的性能特性，优于光耦器件和其它集成式耦合器。
数据表：*附件：ADuM7440 ADuM7441 ADuM7442 1 kV RMS四通道数字隔离器技术手册.pdf

ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442系列四通道1kV数字隔离器件采用小型16引脚QSOP封装。大部分四通道隔离器采用16引脚SOIC宽体封装，而相比之下，ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442可节省几乎70%的电路板空间，却仍能耐受高隔离电压，并且符合UL和CSA标准（正在申请中）等法规要求。除了节省空间之外，ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442的价格要低于2.5kV或5kV隔离器，适用于仅需基本隔离的应用场合。

该产品系列像ADI公司的许多隔离器产品一样功耗极低，在高达25 Mbps的数据速率下，其功耗仅为同类隔离器的十分之一至六分之一。除了低功耗，ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442的所有型号都具有很低的脉宽失真（C级小于5 ns）。此外，每款型号均提供输入毛刺滤波器，以防外来噪声干扰。

ADuM7440/ADuM7441/ADuM7442隔离器提供四个独立的隔离通道，支持多种通道配置和两种数据速率（请参考订购指南），最高达25 Mbps。这些型号均可采用3.0 V至5.5 V电源电压工作，与低压系统兼容，并且能够跨越隔离栅实现电压转换功能。另外，在没有输入电源的情况下，所有型号的缺省输出均为逻辑高电平状态。

应用

• 通用多通道隔离
• SPI接口/数据转换器隔离
• RS-232/RS-422/RS-485收发器工业现场总线隔离

特性

• 16引脚小型QSOP封装
• 1000 V rms隔离额定值
• 低功耗工作
• 5 V电源
  • 每个通道2.25 mA（最大值，0 Mbps至
    1 Mbps）
  • 每个通道11.5 mA（最大值，25 Mbps）
• 3.3 V电源
  • 每个通道1.5 mA（最大值，0 Mbps至
    1 Mbps）
  • 每个通道8.25 mA（最大值，25 Mbps）
• 双向通信
• 数据速率最高可达25 Mbps (NRZ)
• 3 V/5 V电平转换
• 工作温度最高可达：105°C
• 高共模瞬变抗扰度：>15 kV/μs
• 安全和法规认证
  • UL认证UL 1577：1分钟1000 V rms

功能框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

印刷电路板布局

ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 数字隔离器的逻辑接口无需外部接口电路。强烈建议在输入和输出电源引脚处进行电源去耦（见图 8 ）。去耦电容最便于连接在 Pin 1 和 Pin 2（针对 V_{CC1} ）、Pin 8 和 Pin 10（针对 V_{CC2} ）以及 Pin 15 和 Pin 16（针对 V_{CC3} ）之间。电容值应为 0.01μF 至 0.1μF 。V_{CC1}、V_{CC2} 和 V_{CC3} 电源引脚应连接在一起。电容两端与输入电源引脚之间的总引线长度均不得超过 20mm 。

在涉及高共模瞬变的应用中，务必使电路板布局（跨隔离栅）的设计将耦合降至最低。此外，电路板布局应设计为：在给定的器件侧，任何产生的耦合都能均匀影响所有引脚。若不这样做，可能会导致引脚间出现电压差，超过器件的绝对最大额定值，进而致使器件闩锁或永久损坏。

有关电路板布局指南，请参阅 AN - 1109《应用笔记：与印刷电路板相关的布局》。

传播延迟相关参数

传播延迟是描述逻辑信号通过器件传播所需时间的参数。高到低转换的输入 - 输出传播延迟时间，可能与低到高转换的传播延迟时间不同。

脉冲宽度失真是这两个传播延迟值之间的最大差值，它体现了输入信号定时的保持精度。

通道间匹配指的是单个 ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 器件内各通道之间传播延迟差异的最大量。

传播延迟差异指的是在相同条件下工作的多个 ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 器件之间传播延迟差异的最大量。

直流正确性和磁场抗扰度

隔离器输入的正向和负向逻辑转换，会使窄（~1ns ）脉冲通过变压器发送至解码器，进而对解码器进行置位或复位，表明有输入逻辑转换。在输入逻辑转换缺失（即输入为逻辑 1 持续超过 1μs ）时，会发送一组刷新脉冲，以确保输出的直流正确性，表明正确的输入状态。

如果解码器在约 5μs 内未收到脉冲，输入侧内部电路会被视为未通电或无功能，隔离器输出会被看门狗定时器强制置为默认高电平状态。

ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 的磁场抗扰度由变化的磁场决定，该磁场会在变压器接收线圈中感应出电压，感应电压大到足以错误地置位或复位解码器。以下分析明确了可能出现这种情况的条件。对 ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 的 3V 工作条件进行研究，因为这代表了该产品最敏感的工作模式。

变压器输出的脉冲幅度大于 1.0V 。解码器的感应阈值约为 0.5V ，因此确定了一个 0.5V 的裕量，在此裕量内感应电压可被容忍。接收线圈上感应的电压由下式给出：

其中：

• β 为磁通密度（高斯）。
• r_{n} 为接收线圈中第 n 匝的半径（厘米）。
• N 为接收线圈的匝数。

考虑到 ADuM7410/ADuM7411/ADuM7412 中接收线圈的几何形状，以及解码器处感应电压最大为 0.5V （有 0.5V 的裕量）的要求，可计算出给定频率下的最大允许磁场。计算结果如图 18 所示 。