GP8101/GP8101M：PWM转模拟信号转换器的卓越之选

在电子设计领域，PWM信号与模拟信号的转换是一项常见且关键的任务。今天，我们就来深入了解一下客益电子推出的GP8101和GP8101M这两款PWM转模拟信号转换器，看看它们有哪些独特之处和应用场景。

文件下载：GP8101-F50-N-SW.pdf

一、芯片特性

功能概述

GP8101能够将占空比为0% - 100%的PWM信号线性转换成0 - 5V或者0 - 10V的模拟电压输出。而GP8101M则针对高频调制后的PWM信号进行处理，它需要与高频调制APC芯片（如GP9301M、GP9303M等）配合使用，可实现模拟信号的电容隔离或变压器隔离。

关键参数

• 输入信号范围：输入PWM信号占空比范围为0% - 100%，频率范围是50Hz - 50KHz（若小于50Hz，需联系客益电子定制参数），高电平为3.0V - 5.5V。
• 输出精度：输出电压误差小于1%（可选0.5%、0.1%），输出电压线性度误差小于0.5%（可选0.2%、0.1%）。
• 电源与功耗：电源电压范围为10V - 40V，功耗小于2mA，启动时间小于2ms。
• 工作温度：有-40°C - 85°C和-40°C - 125°C两种规格可供选择。

二、管脚定义与参数

管脚分布

管脚名称	管脚功能
PWM	输入PWM信号
VCC	电源
GND	地
V5V	内部LDO，5V输出，必须外接大于1uF电容
NC	浮空
SEL	输出电压VOUT幅度选择，接地为0 - 5V；接V5V为0 - 10V
VOUT	模拟电压输出

绝对最大额定参数

在使用芯片时，我们必须关注其绝对最大额定参数。工业操作温度范围是 -40℃至125℃，储存温度为 -50℃至125℃，输入电压范围是 -0.3V至VCC + 0.3V，最大电压为40V，ESD保护大于2000V。超过这些参数可能会导致设备永久性损坏，所以在设计时一定要严格遵守。

三、典型应用

基本功能电路

当芯片在板内电路中使用时，可以适当增加电容和TVS来稳定和保护电路。需要注意的是，V5V上必须外接大于1uF的电容；当作为板级接口时，VCC选择为12V供电；VOUT作为板级接口使用时，要加12V单向TVS进行反接、浪涌保护。

隔离光耦电源连接方案

在隔离应用中，光耦电源有两种接法。一种是V5V直接作为光耦电源，这种电路较为简单；另一种是V5V经过NPN管9013后作为电源，这种接法光耦引入的误差较小。

四、器件功能

GP8101功能

GP8101是一款高性能的PAC芯片，输入PWM信号频率兼容50Hz - 50KHz。输出电压范围可通过SEL信号选择，当SEL接地时，VOUT输出0 - 5V；当SEL接V5V时，VOUT输出0 - 10V。输出电压计算公式为：选择0 - 5V输出时，(VOUT = 5V D_{PWM})；选择0 - 10V输出时，(VOUT = 10V D{PWM})，其中(D{PWM})为输入信号PWM的占空比。

GP8101M功能

GP8101M在GP8101的基础上，识别高频调制的PWM信号。高电平被调制成75%占空比的周期信号，低电平被调制成25%占空比的周期信号，经过转换后输出0 - 5V/0 - 10V电压信号，常用于电容隔离和变压器隔离，一般与调制型的APC芯片配合使用。

输出精度与保护

GP8101的输出电压精度有1%、0.5%两档可供选择。当作为系统的接口芯片使用时，需要在VOUT输出脚上对地接一个12V的单向TVS，以保证芯片的热插拔、静电、反接等保护，同时输出接一个10uF电容可以增强输出电压的抗干扰能力。

五、交流与直流特性

交流特性

符号	描述	最小	默认	最大	单位
fpwm	PWM信号频率	50	50K	Hz
Dpwm	PWM信号的占空比	0	100	%
KCYCLE	PWM识别周期数	1	10	PWM周期
TACT	输出电压响应时间	100	200	uS

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 @24V空载	1	2	mA
SEL		接地	0	5	V
VOUT	输出电压	SEL接V5V	0		10	V
ΔVOUT	输出电压误差	与VOUT输出范围的比例	0.5		1	%
IOUT	VOUT输出电流	VOUT>0.5V VCC@24V			20	mA
IV5V	V5V驱动能力	VCC @24V			10	mA

六、应用方案

基本功能典型电路

GP8101模块可实现PWM信号到模拟信号的转换，其购买链接为：http://item.taobao.com/item.htm?id=611419595146。

隔离DAC功能

MCU产生的PWM信号通过光耦隔离后送给PAC芯片GP8101，可输出0 - 5V/0 - 10V信号。与GP8101同类型的产品GP8102还可以输出电流量。

0 - 10V智能调光

利用无线智能模块输出PWM信号，通过PAC芯片GP8101转换成0 - 10V电压，从而调节0 - 10V调光电源实现LED亮度调节。

多通道0 - 10V调光模块

MCU作为主控芯片，通过485总线获取调光信息，并通过PWM信号输出，经光耦隔离后输入到GP8101输出0 - 10V电压。

变频器0 - 10V/4 - 20mA调速接口

0 - 10V电压通过GP9303转换成PWM信号，经过光耦隔离后输入到变频器的MCU控制部分进行电机调速。MCU控制输出的PWM信号经过光耦隔离后，用PAC芯片GP8101输出0 - 10V电压，用PAC芯片GP8102输出4 - 20mA电流。

隔离方案

包括光耦隔离、电容隔离和变压器隔离三种方式，可实现0 - 5V/0 - 10V的信号隔离转换。

七、订购须知

GP8101(GP8101M)的订购码有多种规格，涵盖了不同的高频调制、PWM频率范围、精度、封装和工作温度等参数，工程师可以根据实际需求进行选择。

八、封装信息

芯片提供SOP8、ESOP8和DFN8三种封装形式，每种封装都有其对应的尺寸规格，在设计电路板时需要参考JEDEC图纸以确保尺寸、公差等符合要求。

总的来说，GP8101和GP8101M这两款芯片在PWM转模拟信号转换方面表现出色，具有高精度、低功耗等优点，适用于多种应用场景。电子工程师们在进行相关设计时，可以充分考虑它们的特性和优势，以实现更高效、稳定的电路设计。大家在使用过程中有没有遇到过类似芯片的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。