GP9301B/GP9301BM：模拟到PWM转换器的卓越之选

在电子设计领域，模拟信号与PWM信号的转换是一个常见且关键的需求。今天，我们来深入了解一款优秀的模拟到PWM转换器——GP9301B/GP9301BM。

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一、特性亮点

（一）信号转换能力

GP9301B能将0V到10V的模拟电压输入线性转换成0% - 100%占空比的PWM信号输出。而GP9301BM不仅具备同样的转换功能，还能将PWM信号高频调制后输出，适用于电容隔离方案。这两种芯片的输入信号兼容0 - 10V、PWM以及100KΩ电阻，输入PWM信号高电平需>2.7V。

（二）性能指标出色

1. 频率范围：输出PWM信号的频率范围为1Hz到1MHz，能满足不同应用场景对频率的要求。
2. 高电平与误差控制：输出PWM信号高电平为5V，最大PWM占空比误差<1%，PWM占空比线性度误差<0.5%，保证了信号转换的高精度。
3. 电源与功耗：电源电压范围为10V - 40V，功耗典型值为5mA，启动时间<2ms，工作温度范围为 - 40°C到125°C，具备良好的稳定性和适应性。

二、芯片详情

（一）管脚定义

管脚名称	管脚功能
VIN	输入模拟电压信号、PWM信号、100K电阻
VCC	电源
GND	地
V5V	内部LDO，5V输出，必需要外挂一个1uF电容
NC	浮空
PWM	PWM占空比信号输出

（二）绝对最大额定参数

• 工业操作温度： - 40℃到125℃
• 储存温度： - 50℃到125℃
• 输入电压： - 0.3V到VCC + 0.3V
• 最大电压：40V
• ESD保护：> 2000V

需要注意的是，超过“绝对最大额定值”中列出的参数值可能会造成永久性损坏设备，不保证器件在超出规范中列出的条件下操作，长时间暴露于极端条件下可能影响设备可靠性或功能。

三、工作方式

（一）基本功能

GP9301B是高性能APC芯片，输出PWM信号频率可在1Hz到1MHz中选择，输入电压范围0V至10V，PWM信号占空比为0%至100%，DPWM = VIN / 10V。内部有100uA电流源连接在VIN引脚上，连接100K电位器时，VIN电位可从0V调到10V，该上拉电流也可通过不同型号选择取消。PWMB与PWM是互补信号。 GP9301BM在GP9301B基础上，将PWM信号进行高频调制，高电平期间调制成75%占空比的周期信号，低电平期间调制成25%占空比的周期信号，可用于电容隔离和变压器隔离。

（二）电压转PWM典型转换曲线

GP9301B典型调光曲线有以下特点：

1. VIN从0V开始启动电压为Va，从高电压下降的关断电压为Vb。
2. VIN从Va开始到Vc为平台期，输出PWM稳定在Duty0。
3. VIN从Vc到9V为线性区，PWM占空比从Duty0变到99%。
4. VIN超过9V直接从99%变到100%。

不同样品的Va、Vb、Vc和Duty0实测数据有所不同，例如样品#1的Va为0.63V、Vb为0.78V、Vc为0.94V、Duty0为0.9%。

四、电气特性

（一）交流特性

符号	描述	最小	默认	最大	单位
fpwm	PWM信号频率	1	1K	1M	Hz
∆fpwm	PWM信号的频率误差	-3	0	3	%
∆Dpwm	PWM信号占空比误差	0.5	1	%
Dpwm	PWM信号的占空比	0	100	%
Jpwm	PWM信号的抖动	0.1	0.2	%p - p
FBW	响应带宽	1K	Hz

（二）直流特性

符号	描述	测试条件	最小	典型	最大	单位
VCC	电源电压		10	12	40	V
ICC	电源功耗	VCC @ 15.0V		5		mA
VIN	输入电压		0	10		V
IIL	输入漏电流	VIN = VCC or VSS			3	μA
VOL	输出低电平	VCC @ 15.0V, IOL = 10 mA			0.8	V
VOH	输出高电平	VCC @ 15.0V, IOL = 10 mA			4.2	V
Tr	输出上升时间	VCC @ 15.0V, CLOAD = 5pF	20	40		ns
Tf	输出下降时间	VCC @ 15.0V, CLOAD = 5pF	20	40		ns
IV5V*	V5V驱动能力	VCC @ 15.0V		10		mA

需要注意，V5V上外挂负载后可能会轻微影响芯片精度。

五、应用方案

（一）典型电路及注意事项

由于GP9301B的0 - 10V输入常作为系统接口，接口外环境复杂，输入端需做三级保护：TVS防输入静电与浪涌、RC抗噪声干扰。输出端电阻可防止信号反灌，有抗干扰功能。还给出了三种典型应用电路，分别是输入电压低于0.6V关断且兼容10V PWM信号、兼容2.7V - 10V的PWM信号、将启亮点抬高到1V以上的电路。

（二）具体应用方案

1. 0 - 10V/PWM/电阻三合一电机驱动方案：一般电机调速通过模拟量或PWM信号调节，新型EC电机需进行信号电气隔离。GP9301B将0 - 10V信号转换成PWM信号，经光耦隔离后输入到MCU进行识别并调速，且支持0 - 10V、PWM和100K电阻三合一输入接口，优化了接口电路设计。
2. 0 - 10V转PWM电容隔离方案：由模拟信号调制芯片GP9301BM、隔离电容和信号解调芯片GP6200组成，实现0 - 10V电压向0% - 100%占空比的PWM信号的隔离转换功能，电气隔离由两个隔离电容实现，可灵活设定电路耐压能力。
3. 0 - 10V/PWM/电阻三合一色温调节方案：0 - 10V模拟信号输出，GP9301B输出PWM和PWMB一对互补的PWM信号，分别控制两路色温的LED灯串，通过PWM占空比调整实现LED色温调节。
4. 0 - 10V三合一调光方案：隔离式调光LED驱动电源电路，具有0 - 10V / PWM / 100K电阻三合一调光接口，GP9301B根据输入电压产生PWM，PWM和PWMB信号高电平为5V，PWMB信号通过光耦后输入到DC - DC恒流芯片的调光脚DIM进行调光。

六、订购须知

（一）型号编码规则

GP 9 3 01B (X) - X - X - X X

• 9代表APC产品种类，8代表PAC。
• 温度范围：W为 - 40°C - 85°C，H为 - 40°C - 125°C。
• 供电电压：1为5V，3为40V。
• 系列号：M为调制PWM输出，XI为无上拉电流。
• 封装：S为SOP8。
• PWM频率任意可选，如F1K为Fixed 1Khz等。
• 末端处理有N、LH、CH、DV等多种类型。

（二）末端处理类型

1. N：末端未加处理，0V - 10V对应0% - 100%，但由于0点失调，PWM为0%时对应的输入电压无法保证绝对0V。
2. LH：输出低于某个占空比后直接为0，高于某个占空比后直接为100%。低有4档可选：1%/2%/5%/10%；高有4档可选：90%/95%/98%/99%。
3. CH：输出低于某个占空比后保持占空比不变，高于某个占空比后直接为100%。低有4档可选：1%/2%/5%/10%；高有4档可选：90%/95%/98%/99%。
4. DV：有特定的调光曲线，VIN从0V开始启动电压为Va，从高电压下降的关断电压为Vb，从Va到Vc为平台期，输出PWM稳定在Duty0，从Vc到9V为线性区，PWM占空比从Duty0变到99%，VIN超过9V直接从99%变到100%。

七、封装信息

该芯片采用特定封装，提供了封装的尺寸信息，包括A1、A、b、C、D、E1、E、e、L、Ø等参数的最小值、正常值和最大值，但此图仅供一般参考，有关合适的尺寸、公差、基准等，需参阅JEDEC图纸MS - 012。

GP9301B/GP9301BM以其出色的性能和丰富的应用方案，为电子工程师在模拟信号转PWM信号的设计中提供了一个优秀的选择。大家在实际应用中，可根据具体需求合理选择型号和应用方案，你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。