ADuM4400/ADuM4401/ADuM4402 5 kV RMS四通道数字隔离器技术手册

概述
ADuM440x是采用ADI公司iCoupler^®^技术的四通道数字隔离器。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片空芯变压器技术相结合，具有优于光耦合器和其他集成耦合器等替代器件的出色性能特征。

ADuM440x隔离器提供四个独立的隔离通道，支持多种通道配置和数据速率（请参考“订购指南”）。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。ADuM440x隔离器具有已取得专利的刷新特性，可确保不存在输入逻辑转换时及上电/关断条件下的直流正确性。

像ADI公司的许多隔离器一样，该系列隔离器的功耗极低；在数据速率相当（最高10 Mbps）的情况下，其功耗只有同类隔离器的1/10至1/6。ADuM440x系列的所有型号均具有低脉冲宽度失真（C级小于2 ns）特性。此外，每款型号均提供输入毛刺滤波器，以防外来噪声干扰。

ADuM440x包含多项电路和布局改进，有助于其达到系统级IEC 61000-4-x要求（ESD、突波和浪涌）。对于ADuM440x，这些测试的精度主要取决于用户电路板或模块的设计与布局。欲了解更多信息，请参考应用笔记AN-793：iCoupler隔离产品的ESD/闩锁考虑因素。
数据表：*附件：ADuM4400 ADuM4401 ADuM4402 5 kV RMS四通道数字隔离器技术手册.pdf

应用

• 通用高压多通道隔离
• 医疗设备
• 电机驱动器
• 电源

特性

• 增强的系统级ESD保护性能，符合IEC 61000-4-x标准
• [安全和法规认证]（RI-16封装）
  • UL认证：1分钟5000 V rms，符合UL 1577标准
  • CSA元件验收通知#5A
    • IEC 60601-1：250 V rms（加强）
    • IEC 60950-1：400 V rms（加强）
  • VDE合规证书
  • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    • VIORM = 846 V峰值
• 低功耗工作
  • 5 V电源：
    • 每个通道1.4 mA（最大值，0 Mbps至2 Mbps）
    • 每个通道4.3 mA（最大值，10 Mbps）
    • 每个通道34 mA（最大值，90 Mbps）
  • 3.3 V电源
    • 每个通道0.9 mA（最大值，0 Mbps至2 Mbps）
    • 每个通道2.4 mA（最大值，10 Mbps）
    • 每个通道20 mA（最大值，90 Mbps）
• 双向通信
• 3.3 V/5 V电平转换
• 工作温度高达：105°C
• 高数据速率：DC至90 Mbps (NRZ)
• 精密时序特性
  • 脉冲宽度失真：2 ns（最大值）
  • 通道间匹配：2 ns（最大值）
• 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs
• 输出使能功能
• 16引脚宽体SOIC封装版本(RW-16)
• 16引脚宽体SOIC封装版本，增强爬电距离(RI-16)

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

印刷电路板布局

ADuM440x 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 17 ）。去耦电容最便于连接在 Pin 1 和 Pin 2（针对 V_{CC1} ）以及 Pin 15 和 Pin 16（针对 V_{CC2} ）之间。电容值应为 0.01μF 至 0.1μF 。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 。另外，除非每个封装侧的接地对都靠近封装连接，否则还应考虑 Pin 1 与 Pin 8 之间以及 Pin 9 与 Pin 16 之间的连接。

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》。

系统级静电放电（ESD）注意事项及增强功能

系统级 ESD 可靠性（例如，符合 IEC 61000 - 4 - x 标准）在很大程度上取决于系统设计，而系统设计因应用而异。ADuM440x 集成了许多增强功能，以降低对系统设计的依赖，从而实现更可靠的 ESD 性能。这些增强功能包括：

• 在所有输入/输出引脚上添加 ESD 保护单元。
• 通过采用更宽的几何形状和并联走线，降低关键金属走线的电阻。
• 通过在 PMOS 和 NMOS 器件之间采用保护和隔离技术，最大限度地减少 CMOS 器件中固有的串扰效应。
• 使用 45° 角的电源引脚走线，消除高电场集中区域。
• 通过在每个电源引脚与其相应的地之间采用更大的 ESD 钳位，防止电源引脚金属迁移。

虽然 ADuM440x 可提高系统级 ESD 可靠性，但它们无法替代稳健的系统级设计。有关采用 iCoupler 隔离产品的 ESD/闩锁注意事项，请参阅 AN - 793《应用笔记》，其中针对电路板布局和系统级设计提供了详细建议。

传播延迟相关参数

传播延迟是描述逻辑信号通过一个组件传播所需时间的参数。信号到逻辑低电平输出的传播延迟，可能与到逻辑高电平输出的传播延迟不同。

脉冲宽度失真是指这两种传播延迟值之间的最大差异，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 ADuM440x 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 ADuM440x 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，会使较窄（~1 ns ）的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 持续超过约 1μs ）时，会发送一组周期性的刷新脉冲，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 以上的时间内未收到脉冲，则认为输入侧未通电或无功能，此时隔离器输出会被看门狗电路强制置为默认低电平状态（见表 20 ）。

ADuM440x 的磁场抗扰度极限由以下条件设定：变压器接收线圈中感应的电压足够大，会错误地置位或复位解码器。以下分析明确了这种情况发生的条件。对 ADuM440x 在 3V 工作条件下进行研究，因为这代表了该产品最敏感的工作模式。