3.0 kV RMS 6 通道数字隔离器 ADuM160N/ADuM161N/ADuM162N/ADuM163N：特性、应用与设计要点

在电子工程师的日常工作中，数字隔离器是保障系统安全、稳定运行的关键组件之一。今天我们就来深入探讨一下 Analog Devices 推出的 3.0 kV RMS 6 通道数字隔离器 ADuM160N/ADuM161N/ADuM162N/ADuM163N，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

文件下载：EVAL-ADUM163N0EBZ.pdf

一、产品特性

1. 高性能指标

• 高共模瞬态抗扰度：达到 100 kV/μs，这意味着它能够在高共模干扰环境下稳定工作，有效避免信号失真和错误传输。
• 低传播延迟：在 5 V 工作时最大传播延迟为 13 ns，1.8 V 工作时最大为 15 ns，确保信号能够快速准确地传输。
• 高数据速率：最大保证数据速率可达 150 Mbps，满足高速数据传输的需求。

2. 出色的噪声抗性

对辐射和传导噪声具有高鲁棒性，能够有效抵御外界噪声的干扰，保证信号的可靠性。

3. 安全认证

具备多项安全和法规认证（待批准），如 UL 认证（3000 V rms 持续 1 分钟）、CSA 组件验收通知 5A、VDE 合格证书、DIN V VDE V 0884 - 10 以及 CQC 认证等，为产品的安全性提供了可靠保障。

4. 低动态功耗

采用低动态功耗设计，有助于降低系统的整体功耗，提高能源效率。

5. 宽电压范围与电平转换

支持 1.8 V 至 5 V 的电平转换，能够与不同电压等级的系统兼容，增强了产品的通用性。

6. 高温工作能力

可在高达 125°C 的高温环境下正常工作，适用于各种恶劣的工业环境。

7. 故障安全选项

提供故障安全高或低选项，当输入电源未施加时，输出可转换到预定状态，增强了系统的可靠性。

8. 环保封装

采用 16 引脚、符合 RoHS 标准的窄体 SOIC 封装，符合环保要求。

二、应用场景

1. 通用多通道隔离

适用于需要多通道隔离的各种应用场景，如工业自动化、电力系统等，能够有效隔离不同电路之间的信号，防止干扰和故障传播。

2. 串行外设接口（SPI）/数据转换器隔离

在 SPI 通信和数据转换器应用中，能够提供可靠的隔离，确保数据的准确传输。

3. 工业现场总线隔离

可用于工业现场总线的隔离，如 CAN、Profibus 等，提高总线通信的稳定性和可靠性。

三、电气特性

1. 不同电压下的性能

文档详细给出了在 5 V、3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 工作电压下的电气特性参数，包括开关特性、直流特性和交流特性等。例如，在 5 V 工作时，脉冲宽度最小为 6.6 ns，传播延迟 tPHL 和 tPLH 最大为 13 ns，脉冲宽度失真最大为 4.5 ns 等。

2. 电源电流与数据吞吐量

不同型号的器件在不同数据速率下的电源电流也有所不同，文档通过表格详细列出了各型号在 1 Mbps、25 Mbps 和 100 Mbps 数据速率下的总电源电流，方便工程师进行功耗评估和设计。

四、绝缘与安全相关规格

1. 绝缘参数

额定介电绝缘电压为 3000 V rms，最小外部气隙、外部爬电距离、PCB 间隙和内部间隙等参数都有明确规定，确保了良好的绝缘性能。

2. 安全认证与测试

产品通过了多项安全认证，并且在生产过程中进行了严格的绝缘测试，如 UL 认证要求施加 ≥ 3600 V rms 的绝缘测试电压持续 1 秒，VDE 认证要求施加 ≥ 1059 V 峰值的绝缘测试电压持续 1 秒等。

五、工作原理

ADuM160N/ADuM161N/ADuM162N/ADuM163N 使用高频载波通过 iCoupler 芯片级变压器线圈跨越隔离屏障传输数据，采用开关键控（OOK）技术和差分架构，具有低传播延迟和高速度的特点。内部调节器和输入/输出设计技术允许逻辑和电源电压在 1.7 V 至 5.5 V 的宽范围内变化，实现了 1.8 V、2.5 V、3.3 V 和 5 V 逻辑的电压转换。

六、设计要点

1. PCB 布局

数字隔离器不需要外部接口电路，但强烈建议在输入和输出电源引脚进行电源旁路。旁路电容应连接在 Pin 1 和 Pin 8 之间（(V{DD 1})）以及 Pin 9 和 Pin 16 之间（(V{DD 2})），推荐的旁路电容值在 0.01 μF 至 0.1 μF 之间，电容两端与输入电源引脚之间的总引线长度不得超过 10 mm。在涉及高共模瞬变的应用中，要确保隔离屏障上的电路板耦合最小化，并且设计布局应使任何耦合对给定组件侧的所有引脚产生同等影响，以避免引脚之间的电压差超过器件的绝对最大额定值。

2. 传播延迟相关参数

传播延迟是描述逻辑信号通过组件所需时间的参数，脉冲宽度失真表示两个传播延迟值之间的最大差异，通道匹配是指单个组件内各通道之间传播延迟的最大差异，传播延迟偏差是指多个组件在相同条件下传播延迟的最大差异。工程师在设计时需要根据具体应用需求考虑这些参数。

3. 抖动测量

通过特定的测量设备和方法，如使用 Agilent 81110A 脉冲模式发生器和 Tektronix Model 5104B 示波器进行抖动测量，以确保信号的稳定性和准确性。

4. 绝缘寿命

绝缘结构在长时间电压应力下会逐渐失效，主要包括表面击穿和绝缘磨损两种类型。表面击穿通过设置最小表面爬电距离来解决，绝缘磨损则与绝缘材料的厚度、特性和电压应力有关。工程师需要根据具体应用的工作电压和波形，计算交流 rms 电压，以评估产品的绝缘寿命是否满足要求。

七、选型指南

文档提供了详细的选型指南，包括不同型号的温度范围、输入数量、耐压等级、故障安全输出状态、封装描述和封装选项等信息，工程师可以根据具体需求选择合适的型号。

总之，ADuM160N/ADuM161N/ADuM162N/ADuM163N 数字隔离器凭借其高性能、高可靠性和丰富的特性，为电子工程师在各种应用场景中提供了一个优秀的选择。在设计过程中，工程师需要充分考虑产品的电气特性、绝缘与安全规格以及设计要点，以确保系统的稳定运行。大家在实际应用中遇到过哪些关于数字隔离器的问题呢？欢迎在评论区交流分享。