EVAL-ADUM6421ARNZ/EVAL-ADUM6421AURNZ评估板使用指南

一、引言

在电子设计中，隔离器是非常重要的器件，它能有效实现信号和电源的隔离，提高系统的稳定性和安全性。今天我们要介绍的是EVAL - ADUM6421ARNZ/EVAL - ADUM6421AURNZ评估板，它主要用于评估ADuM6420A/ADuM6421A/ADuM6422A/ADuM6423A/ADuM6424A这一系列四通道隔离器。大家在实际设计中是否也经常会用到这类隔离器呢？

文件下载：EVAL-ADUM6421ARNZ.pdf

二、评估板特性

2.1 电源与转换特性

• isoPower集成：该评估板集成了隔离式直流 - 直流转换器，能提供隔离电源。
• 符合标准：满足CISPR 32/EN 55032的B类发射限制，这意味着它在电磁兼容性方面表现良好。
• LDO电源：板载6V - 9V的LDO电源，可为VDDP引脚提供5V电压。
• 输出可选：支持5V输入操作，并且隔离式直流 - 直流转换器的输出可选择3.3V或5V。

2.2 连接方式

评估板配备了螺丝端子连接器，方便连接LDO电源、5V直接电源、板外PDIS控制以及隔离输出电源。

三、评估板内容

3.1 EVAL - ADUM6421ARNZ

该评估板包含ADuM6421ABRNZ5四通道数字隔离器以及集成的隔离式直流 - 直流转换器。

3.2 EVAL - ADUM6421AURNZ

此评估板的隔离器位置未填充，用户需要单独订购ADuM6420A、ADuM6421A、ADuM6422A、ADuM6423A或ADuM6424A来进行评估。

四、使用评估板

4.1 电源供应

ADuM6420A/ADuM6421A/ADuM6422A/ADuM6423A/ADuM6424A既可以直接供电，也可以通过板载的低压差（LDO）稳压器供电。

• LDO供电：LDO输入电源和返回引脚（螺丝端子P1的1脚和2脚）需要6V - 9V的电源电压，LDO输入电源通过铁氧体磁珠网络滤波，然后为ADuM6420A等器件的VDDP引脚提供所需的5V电压。例如，我们可以使用9V电池为评估板供电，在测试电磁兼容性时这种供电方式很实用。
• 直接供电：也可以通过螺丝端子P5的1脚（标记为VDDP）直接提供5V电源。在两种供电方案中，电源返回都连接到螺丝端子P1或P5的2脚（标记为AGND1）。

4.2 控制设置

当不使用外部控制信号时，需要在P6上安装跳线，将3脚短路，拉低PDIS引脚，从而启用ADuM6420A等器件。如果将P6上的1脚和2脚短路，会拉高PDIS引脚，禁用集成的直流 - 直流转换器。此外，通过在R1上拉位置或R2下拉位置安装0Ω电阻，可以分别将VISO电源引脚的输出电压设置为5.0V或3.3V。

五、EMC布局建议

5.1 隔离器结构

隔离器采用分裂焊盘结构，将器件的初级和次级侧进行电隔离。ADuM6420A等器件在次级侧引线框架焊盘上有分裂设计，可与铁氧体磁珠配合使用，降低辐射发射。在初级侧，直流 - 直流转换器和数字隔离器共享一个焊盘；而在次级侧，隔离电源和信号路径相互电隔离。

5.2 具体布局指南

为了使评估板在2层PCB上通过CISPR 32/EN 55032的B类限制，建议遵循以下布局准则：

• 铁氧体磁珠放置：在PCB走线或PCB平面连接、Viso（18脚）和(GND _{iso })（17脚）之间放置铁氧体磁珠。
• 负载连接：使用PCB走线连接(Viso)负载，不要将(VISO)负载连接到电源平面。
• 引脚连接：确保(VISO)（18脚）在连接到(V100)负载之前通过E2铁氧体磁珠；确保(GND {iso })（17脚）通过走线连接到C7 100nF电容内侧（器件侧）的(GND {iso })引脚（15脚和19脚）。
• 电容连接：确保C4电容连接在E1铁氧体磁珠和E2铁氧体磁珠的器件侧的VISO（18脚）和(GND _{ISO })（17脚）之间。
• 保留区域：在PCB布局中，要在E1和E2周围设置保留区域。
• 电源电路位置：将电源传输电路靠近ADuM6420A等器件，确保VDDP走线尽可能短，以减少高频电流的环路面积，因为环路面积增加会导致发射水平升高。
• 铁氧体磁珠选择：对于E3、E4和E5，建议使用村田的BLM18HE152SN1D铁氧体磁珠（0603尺寸）来改善发射情况。

六、辐射发射测试结果

评估板已通过CISPR 32/EN 55032的B类标准测试。测试时，从ADP7104ARDZ - 5.0稳压器输出向VDDP引脚提供5.0V电源，ADP7104ARDZ - 5.0稳压器的输入由标准9V电池提供。VISO可以加载六个300Ω、0805尺寸的表面贴装器件（SMD）电阻并联，总负载为50Ω，即5V时100mA负载。 从30MHz到1GHz在10米半电波暗室中按照CISPR 32/EN 55032的B类标准进行测量，图4显示了100mA、5V输出且通道A、B、C、D信号速率为0Mbps时的峰值水平扫描结果；图5显示了50mA、5V输出且通道A、B、C、D信号速率为5Mbps时的峰值水平扫描结果。表1中的准峰值（QP）结果表明，在使用铁氧体磁珠的2层PCB上测试时，ADuM6420A等器件的发射低于CISPR 32/EN 55032的B类限制。

七、评估板原理图和布局图

评估板的原理图和布局图分别如图6、图7和图8所示，这些图为我们了解评估板的电路结构和布局提供了重要参考。

八、订购信息和物料清单

8.1 订购信息

评估板的相关订购信息可根据实际需求进行查询。

8.2 物料清单

表2列出了评估板的物料清单，包括各个元件的参考设计号、描述、制造商和零件编号等信息，方便我们在设计和维修时进行参考。

九、相关链接

文档中还提供了两个相关链接：

• AN - 1349：关于ADM2582E / ADM2587E RS - 485/RS - 422收发器的PCB实现指南，用于最小化辐射发射。
• AN - 0971：关于iso Power器件辐射发射控制的建议。

十、注意事项

10.1 ESD防护

该评估板是静电放电（ESD）敏感设备，即使产品具有专利或专有保护电路，但高能量ESD仍可能对器件造成损坏，因此要采取适当的ESD预防措施，避免性能下降或功能丧失。

10.2 法律条款

使用评估板时，需要同意相关的条款和条件。评估板仅用于评估目的，用户不得将其出租、租赁、出售、转让等，也不得允许第三方访问。评估板的所有权归ADI所有，用户需对其保密，停止使用或协议终止时要及时归还。此外，用户不能对评估板上的芯片进行拆卸、反编译或逆向工程，对评估板的修改要符合相关法律规定。

通过以上介绍，相信大家对EVAL - ADUM6421ARNZ/EVAL - ADUM6421AURNZ评估板有了更深入的了解。在实际设计中，大家可以根据这些信息更好地使用该评估板进行相关测试和开发。大家在使用这类评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。