深入解析GP8101/GP8101M：PWM转模拟电压转换器的卓越之选

在电子设计领域，PWM（脉冲宽度调制）信号与模拟电压之间的转换是一项常见且关键的任务。今天，我们将深入探讨客益电子推出的GP8101和GP8101M这两款PWM转模拟电压转换器，了解它们的特性、功能、应用场景以及订购封装等方面的信息。

文件下载：GP8101-F50-NH-SW.pdf

芯片特性与描述

特性概述

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，同样能线性转换成0 - 5V或者0 - 10V的模拟电压输出，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。

这两款芯片具有输入信号范围广（0% - 100%）、输入PWM信号频率范围为50Hz - 50KHz（小于50Hz需联系客益电子）、输入PWM信号高电平为3.0V - 5.5V等特点。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%），电源电压范围为10V - 40V，功耗小于2mA，启动时间小于2ms，工作温度范围有 - 40°C - 85°C和 - 40°C - 125°C可选。

功能描述

GP8101相当于一个PWM信号输入、模拟信号输出的DAC，能将PWM信号线性转换为模拟电压，且输出电压精度高。GP8101M则在GP8101的基础上，可处理高频调制的PWM信号，实现模拟信号的隔离。

管脚定义与参数

管脚定义

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：0 - 5V；接V5V：0 - 10V
VOUT	模拟电压输出

绝对最大额定参数

工业操作温度为 - 40℃至125℃，储存温度为 - 50℃至125℃，输入电压范围为 - 0.3V至VCC + 0.3V，最大电压为40V，ESD保护大于2000V。需要注意的是，超过这些参数可能会造成设备永久性损坏，不保证器件在超出规范条件下操作，长时间暴露于极端条件可能影响设备可靠性或功能。

典型应用

基本功能（典型电路）

在板内电路中使用时，可适当增加电容和TVS对电路进行稳定和保护。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，需加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：一是V5V为光耦电源，电路简单；二是V5V经过NPN管9013后作为电源，光耦引入误差小。

器件功能

GP8101功能

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：当选择0 - 5V输出时，(VOUT = 5V D_{PWM})；当选择0 - 10V输出时，(VOUT = 10V D{PWM})，其中(D{PWM})为输入信号PWM的占空比。输出电压精度有1%、0.5%两档可从型号中选择。作为系统接口芯片使用时，需在VOUT输出脚对地接一个12V的单向TVS，输出接一个10uF电容可增强输出电压的抗干扰能力。

GP8101M功能

将识别的输入PWM信号为高频调制信号，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，转换后再将PWM信号转换成0 - 5V/0 - 10V电压信号，可用于电容隔离和变压器隔离，一般与调制型的APC芯片GP9301M或GP9303M配合使用。

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

需要注意的是，输入PWM信号默认频率范围是50Hz - 50KHz，超出范围会影响输出电压精度，低于50Hz需原厂定制参数。KCYCLE与输入PWM频率有关，频率越高，此参数越大。

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
IOUT	VOUT输出电流	VOUT>0.5V VCC@12V			15	mA
IV5V	V5V驱动能力	VCC @24V			10	mA

当芯片作为板级接口芯片时，输出0 - 5V/0 - 10V，建议电源选择12V供电。SOP8封装承受功率一般小于0.5W，选择电源与驱动能力时需考虑芯片承受功率小于0.4W，且芯片承受功率越大，温升越大。V5V上外挂负载后可能会轻微影响芯片精度。

应用方案介绍

GP8101基本功能典型电路

有对应的模块可供购买，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，输出0 - 5V/0 - 10V信号。与GP8101同类型的产品GP8102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，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；也可通过I2C信号输出，经光耦隔离后输入到GP8201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。

0 - 5V转0 - 5V隔离方案

包括光耦隔离、电容隔离和变压器隔离三种方式。光耦隔离利用APC芯片GP9303将模拟信号转换成PWM，通过光耦TLP1788隔离后还原成电压；电容隔离利用GP9303M将0 - 5V信号转换成高频调制的PWM信号，经过电容隔离传输后，GP8101M将信号还原成0 - 5V输出；变压器隔离则是GP9303M将0 - 5V信号转换成高频调制的PWM信号，经过变压器隔离传输后，GP8101M将信号还原成0 - 5V输出。

0 - 10V转0 - 10V隔离方案 - 光耦隔离

利用APC芯片GP9301将模拟信号转换成PWM，PWM信号通过光耦TLP1788隔离后，送给PAC芯片还原成电压。

订购须知

GP8101(M)的订购码格式为GP 8 1 01(M) - X - X (X) - X X，其中包含产品类型、温度范围、供电电源、封装、系列号、精度 + 速度、PWM频率范围、输出电压范围等信息。不同的组合对应不同的订购码，工程师可根据实际需求进行选择。

封装信息

SOP8封装

提供了相关尺寸的最小值、正常值和最大值，同时提醒此图仅供一般参考，有关合适的尺寸、公差、基准等，请参阅JEDEC图纸。

ESOP8封装

同样给出了相关尺寸参数，并提醒参考JEDEC图纸MS - 012。

DFN8封装

详细列出了各尺寸的最小值、典型值和最大值，也提醒参考JEDEC图纸。

综上所述，GP8101和GP8101M在PWM转模拟电压转换方面具有出色的性能和丰富的应用场景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据具体需求选择合适的芯片和应用方案。大家在实际应用中是否遇到过类似芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。