ADUM5230隔离半桥驱动器，集成高端电源技术手册

概述
ADuM5230是一款隔离式半桥栅极驱动器,采用ADI公司的iCoupler ^®^ 技术提供独立的隔离高端和低端输出。此款隔离器件结合了CMOS和微变压器技术，并集成DC/DC转换器来提供隔离高端电源。这样便能消除与外部电源配置相关的成本、空间和性能困难，比如自举电路。该高端隔离电源不仅可向ADuM5230高端输出供电，还可向配合ADuM5230使用的任何外部缓冲电路供电。

与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，ADuM5230的输入与各输出之间具有真电气隔离优势。相对于输入，各路输出的工作电压最高可达±700 VP，因而支持低端切换至负电压。高端与低端之间的差分电压最高可达700 VP。
数据表：*附件：ADUM5230隔离半桥驱动器，集成高端电源技术手册.pdf

应用

• MOSFET/IGBT栅极驱动器
• 汽车
• 电机驱动
• 电源

特性

• 集成隔离高端电源
• 150 mW副边功耗
• 隔离高端和低端输出
• 100 mA输出源电流、300 mA输出吸电流
• 高共模瞬变抗扰度： >25 kV/μs
• 工作温度最高可达： 105°C
• 可调功率水平
• 16引脚宽体SOIC封装
• 安全和法规认证
  • UL认证： 2500 V rms（1分钟），符合UL 1577标准
• 通过汽车应用认证

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

工作原理

ADuM5230的直流-直流转换器基于常见的反激式PWM控制器原理工作，该控制器用于大多数非隔离式电源。它采用次级侧PWM控制架构，将功率传输到芯片级空芯变压器，该变压器切换电流。在次级侧，电压被钳位、整流为直流电压，然后调节至5V。iCoupler®数据通道是非易失性的，与负载无关。次级侧的输出电压 V_{ISO} 被钳位并提供给数据通道。

PWM占空比可通过 V_{IO} 引脚上的元件控制，或者由次级侧的内部元件控制。此功能允许用户在可用功率不足时提升功率（请参阅“功率供应”部分的欠压锁定）。

欠压锁定可防止数据通道因低电压而误操作。

印刷电路板布局

ADuM5230数字隔离器集成了500mW iPower®直流-直流转换器，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15）。ADuM5230的功率供应部分采用180MHz振荡器频率，通过其芯片级变压器高效传输功率。此外，iCoupler数据部分的正常运行会在功率供应引脚上引入开关瞬变，这些瞬变对应多个工作频率。噪声抑制需要低等效串联电阻（ESR）的高频电容；纹波抑制和恰当的调节需要大容量电容，这些电容最方便地连接在Pin 1和Pin 2（用于 V_{DD1} ）以及Pin 14和Pin 15（用于 V_{ISO} ）之间。为了抑制噪声和减少纹波，至少需要两个电容并联。推荐的电容值为0.1μF和10μF。较小的电容必须具有低ESR，例如，建议使用陶瓷电容。

低ESR电容两端与输入电源引脚之间的总引线长度必须不超过20mm。安装引线长度超过20mm的去耦电容可能会导致数据耦合。建议在Pin 1和Pin 8以及Pin 9和Pin 15之间进行去耦，以抑制噪声并减少纹波。除非两个公共接地引脚在封装附近连接在一起，否则应在Pin 1和Pin 8以及Pin 9和Pin 15之间进行走线。

有关电路板布局指南以及减少辐射发射的方法，请参阅AN-0971《应用笔记》。

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。

ADuM5230是一种功率器件，满负载且以最大速度运行时约耗散1W功率。由于无法对隔离器件应用散热器，器件的热性能主要取决于通过GND引脚到PCB的热传导。如果器件在高环境温度下使用，需提供备用。图15中的电路板布局为Pin 2、Pin 8、Pin 9和Pin 15显示了扩大的焊盘。应实施从焊盘到地平面的多个过孔，以显著降低芯片内部的温度。扩大的焊盘尺寸由设计师决定，并取决于可用的电路板空间。

热分析

ADuM5230分析了连接到三个热框架的几个内部焊盘。每个器件都有一个热焊盘，用于安装到PCB的接地层。该器件的热性能通过表1中的参数反映。结温 T_J 的测量采用JEDEC标准四层板条件，带金属护罩和UL电气额定操作条件。热性能参数的保证值在指定的温度范围内，如《输出电流功率》部分所述。遵循印刷电路板布局建议可减少对PCB的热阻，从而在更高环境温度下增加降额裕度。

在功率耗散条件下（如图12所示），封装的外壳温度在安全工作范围内；但是，如果结温在100°C范围内，且环境温度高于85°C，则耗散的功率足够大，可将封装加热到高温。如果器件在高温下运行，应注意避免过高的红外负载。