ADM3260ARSZ

集成DC-DC转换器、支持热插拔 的双通道I2C隔离器 ADM3260 产品特性 功能框图 集成isoPower的隔离式DC-DC转换器 3.15 V至5.25 V稳压输出 最高150 mW输出功率 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/µs iCoupler集成式I2C数字隔离器 双向I2C通信 电源电压/逻辑电平：3.0 V至5.5 V 开漏接口 适合热插拔应用 30 mA吸电流能力 最高1000 kHz频率 20引脚SSOP封装，爬电距离为5.3 mm 工作温度最高可达：105°C 安全和法规认证 UL认证(申请中) 依据UL 1577，1分钟2500 V rms CSA元件验收通知5A(申请中) VDE合规证书(申请中) DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12 VIORM = 560 V峰值 ADM3260 GNDP DECODE ENCODE GNDISO SCL2 ENCODE DECODE SCL1 SDA2 DECODE ENCODE SDA1 VDDP ENCODE DECODE VDDISO SIGNAL ISOLATION GNDISO NC NC GNDP POWER ISOLATION PDIS PCS VIN OSC GNDISO VSEL RECT REG VISO GNDISO GNDP 11890-001 GNDP 图1. 表1. 隔离式转换器的功率水平 输入电压(V) 5.0 5.0 3.3 应用 I2C、SMBus和PMBus接口隔离 多级I2C接口 中央交换 电信与数据通信设备 −48 V分布式电源系统 −48 V电源模块 网络 磁盘阵列 输出电压(V) 5.0 3.3 3.3 输出功率(mW) 150 150 66 概述 可提供3.15 V至5.25 V隔离调节电压，最大输出功率150 mW ADM32601基于iCoupler®和isoPower®芯片级变压器技术，是 (参见图1)。 一款支持热插拔的数字和电源隔离器，集成两路无闩锁、 借助ADM3260，iCoupler和isoPower通道以及I2C收发器集 双向通信通道，提供完整的隔离式I C接口和集成式隔离 2 成于半导体电路中，在小型封装中实现完全隔离的I2C接口 DC-DC转换器，支持最高150 mW隔离式电源转换。 和电源转换器。ADM3260提供20引脚SSOP封装，并具有 iCoupler是一种芯片级变压器技术，其功能、性能、尺寸和 −40°C至+105°C的工作温度范围。 功耗均优于光耦器件。拥有双向I2C通道则无需将I2C信号 isoPower利用高频开关元件，通过变压器传输功率。设计 分成单独的发送信号与接收信号，供独立光耦合器使用。 印刷电路板(PCB)布局时应特别小心，必须符合相关辐射 该片上隔离式DC-DC转换器基于ADI公司的isoPower技术， 标准。如需电路板布局建议，请参考应用笔记应用笔记 AN-0971。 1 受美国专利第5,952,849号、6,873,065号和7,075,329号保护，其它专利正在申请中。 Rev. A Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2013–2014 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support www.analog.com ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 ADM3260 目录 产品特性 ............................................................................................1 绝对最大额定值.............................................................................10 应用.....................................................................................................1 ESD警告......................................................................................10 功能框图 ............................................................................................1 VISO电压真值表 ......................................................................10 概述.....................................................................................................1 引脚配置和功能描述 ....................................................................11 修订历史 ............................................................................................2 典型性能参数 .................................................................................12 技术规格 ............................................................................................3 测试条件 ..........................................................................................14 电气特性—5 V原边输入电源/5 V副边隔离电源 ................3 应用信息 ..........................................................................................15 电气特性—5 V原边输入电源/3.3 V副边隔离电源 .............3 功能描述.....................................................................................15 电气特性—3.3 V原边输入电源/3.3 V副边隔离电源 ..........4 数字隔离器启动........................................................................16 DC-DC转换器特性 ....................................................................4 典型应用图 ................................................................................16 数字隔离器直流规格.................................................................5 PCB布局布线.............................................................................16 数字隔离器交流规格.................................................................5 热分析 .........................................................................................17 封装特性.......................................................................................6 EMI考虑......................................................................................17 法规认证.......................................................................................7 隔离寿命.....................................................................................17 隔离和安全相关特性.................................................................7 应用示例 ..........................................................................................18 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)隔离特性..............8 外形尺寸 ..........................................................................................19 建议工作条件 ..............................................................................9 订购指南.....................................................................................19 修订历史 2014年6月 — 修订版0至修订版A 更改表16中的引脚8 ...................................................................... 11 2013年12月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 20 ADM3260 技术规格 电气特性—5 V原边输入电源/5 V副边隔离电源 所有典型值规格的测试条件为：TA = 25°C、VIN = VISO = 5 V、VSEL电阻网络RBOTTOM = 10 kΩ、RTOP = 30.9 kΩ。除非另有说明， 最小/最大值规格适用于整个推荐的工作范围：4.5 V ≤ VIN、VISO ≤ 5.5 V且−40°C ≤ TA ≤ +105°C。除非另有说明，开关规格的 测试条件为CL = 15 pF和CMOS信号电平。 表2. 参数 DC-DC转换器电源 设定点 热系数 电压调整率 负载调整率 输出纹波 输出噪声 开关频率 脉宽调制频率 输出电流 IISO (MAX)时效率 IVIN，无VISO负载 IVIN，满VISO负载 热关断 关断温度 热滞 符号 最小值 典型值 最大值 单位 VISO VISO (TC) VISO (LINE) VISO (LOAD) VISO (RIP) 5 −44 20 1.3 75 VISO (NOISE) fOSC fPWM IISO (MAX) 200 125 600 3 30 IVIN (Q) IVIN (MAX) 29 6.8 104 TSHUTDOWN THYST 154 10 12 V µV/°C mV/V % mV p-p mV p-p MHz kHz mA % mA mA 测试条件/注释 IISO = 15 mA, RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 30.9 kΩ IISO = 15 mA, VIN = 4.5 V至5.5 V IISO = 3 mA至 27 mA 20 MHz 带宽, COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA VISO > 4.5 V IISO = 27 mA °C °C 电气特性—5 V原边输入电源/3.3 V副边隔离电源 所有典型值规格的测试条件为：TA = 25°C、VIN = 5 V、VISO = 3.3 V、VSEL电阻网络RBOTTOM = 10 kΩ、RTOP = 16.9 kΩ。除非另 有说明，最小/最大规格适用于整个推荐的工作范围：4.5 V ≤ VIN ≤ 5.5 V、3 V ≤ VISO ≤ 3.6 V和−40°C ≤ TA ≤ +105°C。除非另 有说明，开关规格的测试条件为CL = 15 pF和CMOS信号电平。 表3. 参数 DC-DC转换器电源 设定点 热系数 电压调整率 负载调整率 输出纹波 输出噪声 开关频率 脉宽调制频率 输出电流 IISO (MAX)时效率 IVIN，无VISO负载 IVIN，满VISO负载 热关断 关断温度 热滞 符号 最小值 典型值 最大值 单位 VISO VISO (TC) VISO (LINE) VISO (LOAD) VISO (RIP) 3.3 −26 20 1.3 50 VISO (NOISE) fOSC fPWM IISO (MAX) 130 125 600 3 30 IVIN (Q) IVIN (MAX) 24 3.2 85 TSHUTDOWN THYST 154 10 8 V µV/°C mV/V % mV p-p mV p-p MHz kHz mA % mA mA °C °C Rev. 0 | Page 3 of 20 测试条件/注释 IISO = 15 mA, RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ IISO = 15 mA, VIN = 4.5 V至5.5 V IISO = 3 mA至27 mA 20 MHz带宽, COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA 3 V < VISO< 3.6 V IISO = 27 mA ADM3260 电气特性—3.3 V原边输入电源/3.3 V副边隔离电源 所有典型值规格的测试条件为：TA = 25°C、VIN = VISO = 3.3 V、VSEL电阻网络RBOTTOM = 10 kΩ、RTOP = 16.9 kΩ。除非另有 说明，最小/最大值规格适用于整个推荐的工作范围：3.0 V ≤ VIN、VISO ≤ 3.6 V且−40°C ≤ TA ≤ +105°C。除非另有说明， 开关规格的测试条件为CL = 15 pF和CMOS信号电平。 表4. 参数 DC-DC转换器电源 设定点 热系数 电压调整率 负载调整率 输出纹波 输出噪声 开关频率 脉宽调制频率 输出电流 IISO (MAX)时效率 IVIN，无VISO负载 IVIN，满VISO负载 热关断 关断温度 热滞 符号 最小值 典型值 最大值 单位 VISO VISO (TC) VISO (LINE) VISO (LOAD) VISO (RIP) 3.3 −26 20 1.3 50 VISO (NOISE) fOSC fPWM IISO (MAX) 130 125 600 V µV/°C mV/V % mV p-p 3 20 IVIN (Q) IVIN (MAX) 27 3.3 77 TSHUTDOWN THYST 154 10 测试条件/注释 10.5 mV p-p MHz kHz mA % mA mA IISO = 10 mA, RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ IISO = 20 mA IISO = 10 mA, VIN = 3.0 V至3.6 V IISO = 2 mA至18 mA 20 MHz带宽, COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 18 mA COUTPUT_BYPASS = 0.1 µF||10 µF, IISO = 18 mA 3.6 V > VISO > 3 V IISO = 18 mA °C °C DC-DC转换器特性 所有典型值规格在TA = 25°C下测得。除非另有说明，最小值/最大值规格适用于整个推荐工作范围。除非另有说明，开关规 格的测试条件为CL = 15 pF和CMOS信号电平。 表5. 参数 欠压闭锁 趋正阈值 趋负阈值 PDIS引脚 输入阈值 逻辑高电平 逻辑低电平 输入电流 符号 最小值 VUV+ VUV− VIH VIL IPDIS 典型值 最大值 2.7 2.4 +0.01 Rev. 0 | Page 4 of 20 测试条件/注释 VIN, VISO 电源 V V 0.7 VIN −10 单位 0.3 VIN +10 V V µA 0 V ≤ VPDIS ≤ VIN ADM3260 数字隔离器直流规格 除非另有说明，所有最小值/最大值规格适用于整个推荐的工作范围。除非另有说明，所有的典型值规格在TA = 25°C、 VDDISO = 3.3 V或5 V且VDDP = 3.3 V或5 V条件下测得。所有电压均参照其各自的地。 表6. 参数 I2C信号隔离模块 输入电源电流 第1侧(5 V) 第2侧(5 V) 第1侧(3.3 V) 第2侧(3.3 V) 漏电流 符号 IDDISO1 IDDP1 IDDISO2 IDDP2 ISDA1, ISDA2, ISCL1, ISCL2 第1侧逻辑电平 逻辑输入阈值1 逻辑低电平输出电压 VSDA1T, VSCL1T VSDA1OL, VSCL1OL 输入/输出逻辑低电平差值2 第2侧逻辑电平 输入电压 逻辑低电平 逻辑高电平 输出电压 逻辑低电平 1 2 最小值 ∆VSDA1, ∆VSCL1 500 600 600 50 VSDA2IL, VSCL2IL VSDA2IH, VSCL2IH 0.7 VDDP 典型值 最大值 单位 测试条件/注释 2.8 2.7 1.9 1.7 0.01 5.0 5.0 3.0 3.0 10 mA mA mA mA µA VDDISO = 5 V VDDP = 5 V VDDISO = 3.3 V VDDP = 3.3 V VSDA1 = VDDISO, VSDA2 = VDDP, VSCL1 = VDDISO, VSCL2 = VDDP 700 900 850 mV mV mV mV 0.3 VDDP V V 400 mV VSDA2OL, VSCL2OL ISDA1 = ISCL1 = 3.0 mA ISDA1 = ISCL1 = 0.5 mA ISDA2 = ISCL2 = 30 mA VIL < 0.5 V, VIH > 0.7 V. ∆V SDA1 = VSDA1OL – VSDA1T, ∆V SCL1 = VSCL1OL – VSCL1T。这是特定器件内输出逻辑低电平和输入逻辑阈值之间的最小差值，可确保器件不会造成其所连接的总线出现闩锁。 数字隔离器交流规格 除非另有说明，所有最小值/最大值规格适用于整个推荐的工作范围。除非另有说明，所有的典型值规格在TA = 25°C、 VDDISO = 3.3 V或5 V且VDDP = 3.3 V或5 V条件下测得。参见图17。所有电压均参照其各自的地。 表7. 参数 最高频率 输出下降时间 5 V电源 符号 测试条件/注释 4.5 V ≤ VDDISO, VDDP ≤ 5.5 V, CL1 = 40 pF, R1 = 1.6 kΩ, CL2 = 400 pF, R2 = 180 Ω 第1侧输出(0.9 VDDISO至0.9 V) 第2侧输出(0.9 VDDP至0.1 VDDP) 3 V电源 tf1 tf2 第1侧输出(0.9 VDDISO至0.9 V) 第2侧输出(0.9 VDDP至0.1 VDDP) 传播延迟 5 V电源 tf1 tf2 第1侧至第2侧 上升沿1 下降沿2 最小值 典型值 最大值 单位 1000 kHz 13 32 26 52 120 120 ns ns 3.0 V ≤ VDDISO, VDDP ≤ 3.6 V, CL1 = 40 pF, R1 = 1.0 kΩ, CL2 = 400 pF, R2 = 120 Ω 13 32 32 61 120 120 ns ns 4.5 ≤ VDDISO, VDDP ≤ 5.5 V, CL1 = CL2 = 0 pF, R1 = 1.6 kΩ, R2 = 180 Ω tPLH12 tPHL12 95 162 130 275 Rev. 0 | Page 5 of 20 ns ns ADM3260 参数 符号 第2侧至第1侧 上升沿3 下降沿4 3 V电源 最小值 典型值 最大值 单位 tPLH21 tPHL21 31 85 70 155 测试条件/注释 ns ns 3.0 V ≤ VDDISO, VDDP ≤ 3.6 V, CL1 = CL2 = 0 pF, R1 = 1.0 kΩ, R2 = 120 Ω 第1侧至第2侧 上升沿1 下降沿2 第2侧至第1侧 上升沿3 下降沿4 脉冲宽度失真 5 V电源 tPLH12 tPHL12 82 196 125 340 ns ns tPLH21 tPHL21 32 110 75 210 ns ns 4.5 V ≤ VDDISO, VDDP ≤ 5.5 V, CL1 = CL2 = 0 pF, R1 = 1.6 kΩ, R2 = 180 Ω 第1侧至第2侧， 第2侧至第1侧， 3 V电源 PLH12 第1侧至第2侧， 第2侧至第1侧， 共模瞬变抗扰度5 PLH12 PLH21 − tPHL12| − tPHL21| PWD12 PWD21 67 54 145 85 ns ns 3.0 V ≤ VDDISO, VDDP ≤ 3.6 V, CL1 = CL2 = 0 pF, R1 = 1.0 kΩ, R2 = 120 Ω PLH21 − tPHL12| − tPHL21| PWD12 PWD21 |CMH|, |CML| 25 114 77 35 215 135 ns ns kV/µs tPLH12 传播延迟根据第1侧输入逻辑阈值到0.7 VDDP输出值测得。 tPHL12 传播延迟根据第1侧输入逻辑阈值到0.4 V输出值测得。 3 tPLH21 传播延迟根据第2侧输入逻辑阈值到0.7 VDDISO输出值测得。 4 tPHL21 传播延迟根据第2侧输入逻辑阈值到0.9 V输出值测得。 5 |CMH|是在维持VO > 0.8 VDDP时能承受的最大共模电压压摆率。|CML|是在维持VO < 0.8 V时能保持的最大共模电压压摆率。 共模电压压摆率适用于共模电压的上升沿和下降沿。瞬变幅度是共模压摆的范围。 1 2 封装特性 表8. 热和隔离特性 参数 电阻(输入至输出)1 电容(输入至输出)1 输入电容2 IC结至环境热阻 符号 RI-O CI-O CI θJA 最小值 典型值 最大值 单位 1012 Ω pF 2.2 pF 4.0 50 °C/W 1 假设器件为双端器件：引脚1与引脚10短路，引脚11与引脚20短路。 输入电容是从任意输入数据引脚到地的容值。 3 热模型定义见“热分析”部分。 2 Rev. 0 | Page 6 of 20 测试条件/注释 f = 1 MHz 热电偶位于封装底部中心， 利用细走线的4层电路板进行测试3 ADM3260 法规认证 表9. UL(申请中)1 1577器件认可程序认可1 CSA(申请中) CSA元件验收通知5A批准 Single Protection, 2500 V RMS 隔离电压 文件E214100 基本绝缘符合CSA 60950-1-03和IEC 60950-1标准， 400 V rms (565 V峰值)最大工作电压 文件205078 1 2 VDE(申请中)2 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10) 认证：2006-122 加强绝缘，560 V峰值 文件2471900-4880-0001 依据UL1577，每个ADM3260都经过1秒钟绝缘测试电压≥ 3000 V rms的验证测试(漏电流检测限值为10 μA)。 依据DIN V VDE V 0884-10，每个ADM3260器件都经过1秒钟绝缘测试电压≥1,590 V峰值的验证测试(局部放电检测限值为5 pC)。 器件标识中的*表示通过DIN V VDE V 0884-10认证。 隔离和安全相关特性 表10. 安全相关的关键尺寸和材料特性 参数 额定电介质隔离电压 最小外部气隙(间隙) 最小外部爬电距离 最小内部间隙 漏电阻抗(相对漏电指数) 隔离组 符号 L(I01) L(I02) CTI 数值 2500 5.3 5.3 0.017 min >400 II 单位 V rms mm mm mm V Rev. 0 | Page 7 of 20 测试条件/注释 持续1分钟 测量输入端至输出端，隔空最短距离 测量输入端至输出端，沿壳体最短距离 隔离距离 DIN IEC 112/VDE 0303第1部分 材料组(DIN VDE 0110，1/89，表1) ADM3260 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)隔离特性 此隔离器适合安全限制数据范围内的增强电隔离。通过保护电路保持安全数据。封装上的星号(*)标志表示通过 DIN V VDE V 0884-10认证。 表11. VDE特性 说明 DIN VDE 0110装置分类 额定电源电压≤ 150 V rms 额定电源电压≤ 300 V rms 额定电源电压≤ 400 V rms 环境分类 污染度(DIN VDE 0110，表1) 最大工作绝缘电压 输入至输出测试电压，方法b1 输入至输出测试电压，方法a 跟随环境测试，子类1 跟随输入和/或安全测试， 子类2和子类3 最高允许过压 浪涌隔离电压 安全限值 壳温 转换器总安全功耗 VDDP + VDDISO电流 隔离转换器TS时的绝缘电阻 测试条件/注释 VIORM × 1.875 = Vpd(m), 100% 生产测试， tini = tm = 1秒，局部放电 < 5 pC VIORM × 1.5 = Vpd(m), tini = 60秒，tm = 10 秒， 局部放电< 5 pC VIORM × 1.2 = Vpd(m), tini = 60秒，tm = 10 秒， 局部放电< 5 pC VIOSM(TEST) = 10 kV, 1.2 µs上升时间， 50 µs, 50%下降时间，出现故障时允许的 最大值(见图2) VIO = 500 V 单位 VIORM Vpd(m) I至IV I至III I至II 40/105/21 2 560 1050 V 峰值 V 峰值 Vpd(m) 840 V 峰值 Vpd(m) 672 V 峰值 VIOTM VIOSM 3535 4000 V 峰值 V 峰值 TS IS1 ITMAX RS 150 2.5 212 >109 °C W mA Ω 300 2.0 1.5 1.0 0 50 100 150 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 200 11890-002 0.5 图2. 隔离转换器热减额曲线，依据DIN V VDE V 0884-10 获得的安全限值与壳温的关系 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 CASE TEMPERATURE (°C) 200 图3. 数字隔离器热减额曲线，依据DIN V VDE V 0884-10 获得的安全限值与壳温的关系 Rev. 0 | Page 8 of 20 11890-003 SAFETY-LIMITING CURRENT (mA) 2.5 SAFE LIMITING POWER (W) 特性 350 3.0 0 符号 ADM3260 建议工作条件 表12. 参数 工作温度1 隔离转换器 电源电压2 VISO处的VIN设置为调节到3.3 V VISO处的VIN设置为调节到5 V 数字隔离器 电源电压(VDDISO、VDDP)3 输入/输出信号电压(VSDA1, VSCL1, VSDA2, VSCL2) 容性负载 第1侧(CL1) 第2侧(CL2) 静态输出负载 第1侧(ISDA1、ISCL1) 第2侧(ISDA2、ISCL2) 数值 −40°C至+105°C 3.0 V至5.5 V 4.5 V至5.5 V 3.0 V至5.5 V 5.5 V 40 pF 400 pF 0.5 mA至3 mA 0.5 mA至30 mA 1 在105°C工作时需要降低最大负载电流(见表13)。 各电压均参照其各自的地。 3 所有电压均参照各自的地。 2 Rev. 0 | Page 9 of 20 ADM3260 绝对最大额定值 除非另有说明，TA = 25°C。 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 表13. 参数 存储温度(TST) 工作环境温度(TA) 电源电压(VIN、VISO)1 电源电压(VDDISO、VDDP)1 VISO电源电流2 TA = -40°C至+105°C 数字隔离器每个引脚 的平均输出电流3 第1侧(IO1) 第2侧(IO2) 输入/输出电压 第1侧(VSDA1、VSCL1)3 第2侧(VSDA2、VSCL2)3 输入电压(PDIS、VSEL)1, 4 共模瞬变5 额定值 −55°C至+150°C −40°C至+105°C −0.5 V至+7.0 V −0.5 V至+7.0 V 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 30 mA ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放 电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇 到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采 取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功 能丧失。 ±18 mA ±100 mA −0.5 V至VDDISO + 0.5 V −0.5 V至VDDP + 0.5 V −0.5 V至VIN + 0.5 V −100 kV/µs至 +100 kV/µs 1 所有电压均参照各自的地。 VISO提供VISO输入/输出通道上的直流和动态负载电流。 确定总VISO电源电流时，必须包括此电流。 3 不同温度下的最大额定电流值参见图3。 4 若输入位于器件的原边，VCC是VIN；若输入位于器件的副 边，VCC是VISO。 5 指隔离栅上的共模瞬变。超过绝对最大额定值的共模瞬 变可能导致闩锁或永久损坏。 2 表14. 支持最短50年寿命的最大连续工作电压1 参数 交流电压 双极性波形 单极性波形 直流电压 |DC峰值电压| 1 最大值 单位 适用认证 560 560 V峰值 V峰值 所有认证，50年使用寿命 560 V峰值 指隔离栅上的连续电压幅度。详见“隔离寿命”部分。 VISO电压真值表 表15. 真值表(正逻辑) VDDP (V) 5 5 3.3 3.3 5 5 3.3 3.3 VSEL输入 RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 30.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 30.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 16.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 30.9 kΩ RBOTTOM = 10 kΩ, RTOP = 30.9 kΩ PDIS输入 低 高 低 高 低 高 低 高 VISO输出(V) 5 0 3.3 0 3.3 0 5 0 Rev. 0 | Page 10 of 20 注释 不推荐使用 ADM3260 GNDP 1 20 GNDISO SCL2 2 19 SCL1 SDA2 3 18 SDA1 VDDP 4 17 VDDISO GNDP 5 16 GNDISO NC 6 15 NC GNDP 7 14 GNDISO PDIS 8 13 VSEL VIN 9 12 VISO GNDP 10 11 GNDISO ADM3260 TOP VIEW (Not to Scale) 11890-017 引脚配置和功能描述 NOTES 1. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN 图4. 引脚配置 表16. 引脚功能描述 引脚编号 1, 5, 7 ,10 2 3 4 6, 15 8 引脚名称 GNDP SCL2 SDA2 VDDP NC PDIS 9 11, 14, 16, 20 12 VIN GNDISO VISO 13 VSEL 17 18 19 VDDISO SDA1 SCL1 说明 原边的参考地。所有GNDP引脚连接到原边参考地。 原边时钟输入/输出。 原边数据输入/输出。 数字隔离器原边电源输入，3.0 V至5.5 V。 不连接。请勿连接该引脚。 禁用电源。PDIS接VIN时，电源进入低功耗待机模式。 PDIS接GNDP时，电源转换器激活。 isoPower转换器原边电源输入，3.0 V至5.5 V。 隔离侧的参考地。所有GNDISO引脚连接到隔离参考地。 数字隔离器隔离侧电源和外部负载的副边电源电压输出。 输出电压可在3.15 V至5.25 V范围内调整。 输出电压设置。在VISO和GNDISO之间提供一个热匹配电阻网络， 以对所需输出电压进行分压，从而与1.25 V基准电压匹配。 VISO电压可编程为超出VIN 20%或低于VIN 75%，但必须位于允许的输出电压范围内。 数字隔离器隔离侧电源输入，3.0 V至5.5 V。 隔离侧数据输入/输出。 隔离侧时钟输入/输出。 Rev. 0 | Page 11 of 20 ADM3260 典型性能参数 1.8 POWER DISSIPATION (W) EFFICIENCY (%) 30 25 20 VIN = 5V/VISO = 5V VIN = 5V/VISO = 3.3V VIN = 3.3V/VISO = 3.3V 15 10 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 LOAD CURRENT (A) 11890-005 5 0.50 IVIN POWER DISSIPATION 0.45 1.6 0.40 1.4 0.35 1.2 0.30 1.0 0.25 0.8 0.20 0.6 0.15 0.4 0.10 0.2 0.05 0 3.0 图5. 5 V/5 V、5 V/3.3 V和3.3 V/3.3 V的典型电源效率 3.5 4.0 4.5 5.0 VDDP SUPPLY VOLTAGE (V) 5.5 0 6.0 图8. 功耗和IVIN 电流与VDDP电源电压的关系 450 VISO (100mV/DIV) 350 300 250 200 150 100 10% LOAD 0 10 20 30 40 IISO (mA) (1ms/DIV) 11890-009 0 90% LOAD VIN = 5V/VISO = 5V VIN = 5V/VISO = 3.3V VIN = 3.3V/VISO = 3.3V 50 11890-006 POWER DISSIPATION (mW) 400 图9. 典型VISO瞬态负载响应，5 V输出，10%至90%负载阶跃 图6. 典型总功耗与IISO 的关系 35 VISO (100mV/DIV) 30 20 15 90% LOAD 10 VIN = 5V/VISO = 5V VIN = 5V/VISO = 3.3V VIN = 3.3V/VISO = 3.3V 0 0 25 50 75 100 IDDP (mA) 10% LOAD (1ms/DIV) 图10. 典型VISO瞬态负载响应，3.3 V输入， 3.3 V输出，10%至90%负载阶跃 图7. 5 V/5 V、5 V/3.3 V和3.3 V/3.3 V时典型隔离输出电源 电流(IISO )与外部负载的关系 Rev. 0 | Page 12 of 20 11890-010 5 11890-007 IISO (mA) 25 IVIN CURRENT (A) 2.0 11890-008 35 ADM3260 VISO (100mV/DIV) 5.0 90% LOAD 4.0 3.5 3.0 30mA LOAD 20mA LOAD 10mA LOAD 2.5 2.0 3.0 11890-011 10% LOAD (1ms/DIV) 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 图11. 典型VISO瞬态负载响应，5 V输入， 3.3 V输出，10%至90%负载阶跃 图14. 输出电压和所需输入电压之间的关系， 负载未满，保持PWM中占空系数大于80% 4.970 500 450 POWER DISSIPATION (mW) 4.965 4.960 VISO (V) 3.5 11890-014 MINIMUM INPUT VOLTAGE (V) 4.5 4.955 4.950 400 350 300 250 VIN = 5V/VISO = 5V 200 VIN = 5V/VISO = 3.3V 4.945 1 2 3 4 TIME (µs) 100 –40 图12. VISO = 5 V输出电压典型纹波，90%负载 –20 0 20 40 60 80 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 100 120 11890-015 0 11890-012 4.940 120 11890-016 150 图15. 30 mA负载时功耗与环境温度的关系 3.280 500 450 POWER DISSIPATION (mW) 3.276 3.274 3.272 VIN = 5V/VISO= 5V VIN = 3.3V/VISO = 3.3V VIN = 5V/VISO = 3.3V 400 350 300 250 200 150 3.270 0 1 2 3 TIME (µs) 4 11890-013 VISO (V) 3.278 图13. VISO = 3.3 V输出电压典型纹波，90%负载 100 –40 –20 0 20 40 60 80 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 100 图16. 20 mA负载时功耗与环境温度的关系 Rev. 0 | Page 13 of 20 ADM3260 测试条件 R1 R1 SDA1 SCL1 CL1 CL1 GNDISO DECODE ENCODE ENCODE DECODE DECODE ENCODE ENCODE DECODE VDDP SDA2 R2 R2 CL2 CL2 SCL2 GNDP 11890-004 VDDISO 图17. 时序测试图 Rev. 0 | Page 14 of 20 ADM3260 应用信息 ADM3260的DC-DC转换器部分的工作原理对大多数当今 功能描述 ADM3260每一侧的数字隔离器模块的I 2 C信号都是双向 电源来说都是通用的。它采用分离的控制器结构，集成隔 的。在内部，I C接口拆分成以相反方向通过各自专用 离脉宽调制(PWM)反馈。VIN为振荡电路提供电源，该电 iCoupler隔离通道通信的两个单向通道。其中一个通道(图 路将开关电流输入到一个芯片级空芯变压器。输送至副边 2 17所示各通道对的下方通道)检测第1侧I C引脚(SCL1或 的电源经整流和调节，稳定在3.15 V和5.25 V之间，具体数 SDA1)的电压状态，并将其状态传送至相应的第2侧I2C引 值取决于外部分压器提供的设定点(参见公式1)。副边 脚(SCL2或SDA2)。 (VISO)控制器通过产生一个PWM控制信号，经由一个专 第1侧(隔离侧)和第2侧(原边)I2C引脚均与采用3.0 V至5.5 V工 用iCoupler数据通道送回原边(VIN)，对输出进行调节。 作电压范围的I2C总线接口。任一引脚上的逻辑低电平都会 PWM调制振荡电路来控制传送到副边的功率。通过反馈 导致相对引脚被拉低，足以满足总线上其它I C设备的逻辑 可以实现更高的功率和效率。 2 2 低电平阈值要求。为避免出现I2C总线竞争，应在SDA1或 VISO = 1.23 × SCL1处输入较低阈值，保证它至少比相同引脚处输出低电 平信号小50 mV。这样可防止第1侧的输出逻辑低电平被传 RTOP + RBOTTOM (V) RBOTTOM 送回第2侧并拉低I2C总线。 其中： 由于第2侧逻辑电平或阈值是标准I2C值，因此通过第2侧引 RBOTTOM表示VSEL和GNDISO之间的电阻。 (1) 脚连接到总线的多个ADM3260器件可以彼此通信，并且可 RTOP表示VSEL和VISO之间的电阻。 以与兼容I2C的其它器件通信。I2C兼容性和I2C一致性之间 因为输出电压可以连续调节，所以存在无限的工作条件。 存在区别。I C兼容性是指器件的逻辑电平不一定满足I C 本数据手册在“技术规格”部分提到了三种离散工作条件。 规格要求但仍允许该器件与I C兼容型器件通信的情况。 还可能有许多其他输入和输出电压组合；图14显示了室温 I2C一致性是指器件的逻辑电平满足I2C规格要求的情况。 时支持的电压组合。图14是利用固定VISO负载并降低输入 2 2 2 不过，由于第1侧引脚具有经过修改的输出电平/输入阈 值，因此ADM3260的该侧只能与符合I 2 C标准的器件通 信。也就是说，ADM3260的第2侧符合I2C标准，第1侧仅 兼容I2C。 输出逻辑低电平与VDDISO和VDDP电压无关。第1侧的输 入逻辑低电平阈值也与VDDISO无关。不过，第2侧的输入 逻辑低电平阈值为0.3 VDDP，与I2C要求保持一致。第1侧 和第2侧引脚具有开集输出，其高电平通过上拉电阻设为 相应的电源电压。 电压直至PWM的占空比为80%而产生。每条曲线表示了此 情况下工作所需的最低输入电压。例如，如果此应用在5 V 时需要30 mA的输出电流，则VIN的最低输入电压为4.25 V。 图14还说明了为什么不推荐VIN = 3.3 V且VISO = 5 V的配 置。甚至输出电流为10 mA时，PWM也无法保持80%以下的 占空比，没有为支持负载或温度变化留裕量。 通常，从室温提高到最大温度时，ADM3260的DC-DC转 换器部分会多耗用大约17%以上的功率，因此，20% PWM 裕量可涵盖温度变化。 隔离转换器在http://www.analog.com/ADuM5010原边和副 边的输入/输出引脚以及VIN电源输入上实现了带迟滞特性 的欠压闭锁(UVLO)功能。此功能确保转换器不会因为高 噪声输入电源或者上电斜升速率较慢而进入振荡状态。 Rev. 0 | Page 15 of 20 ADM3260 数字隔离器启动 PCB布局布线 数字隔离器模块的VDDISO和VDDP电源均具有欠压闭锁 0.15 W isoPower集成式DC-DC转换器的电源需要使用低ESR 功能，以确保信号通道仅在满足特定条件情况下才工作。 电容进行旁路，电容应尽可能接近芯片焊盘。isoPower输 这样可以避免上电/关断期间输入逻辑低电平信号意外拉低 入需要若干无源元件以便有效旁路电源，以及设置输出电 I C总线。 压和旁路内核稳压器(参见图21至图23)。 2 PDIS 要使能信号通道，必须满足以下两个条件： VIN • 两个电源超过内部启动阈值2.0 V后必须过去至少40 μs。 10µF 满足两个电源的以上两个条件后，可将ADM3260数字隔离 + 0.1µF GNDP 11890-021 • 两个电源均必须至少为2.5 V。 图21. VIN偏置和旁路元件 器模块的输出拉高，确保启动时总线上不会有任何干扰。 VSEL 图18和图19说明了快速和慢速输入电源压摆率的电源条件。 30kΩ GNDISO 0.1µF MINIMUM RECOMMENDED OPERATING SUPPLY, 3.0V 10kΩ 10µF + 11890-022 VISO 图22. VISO偏置和旁路元件 ADM3260的电源部分采用一个频率为125 MHz的振荡器，通 SUPPLY VALID MINIMUM VALID SUPPLY, 2.5V 过芯片级变压器有效地传输电能。旁路电容必须精心选 INTERNAL START-UP THRESHOLD, 2.0V 择，因为它们执行的功能不止一个。噪声抑制需要一个低 图18. 数字隔离器启动条件(电源压摆率> 12.5 V/ms) 电感高频电容，纹波抑制和适当的调整则需要一个大容值 11890-018 40µs 的体电容。VIN的旁路电容连接在引脚VIN和引脚GNDP之 间 最 方 便 ， VISO的 旁 路 电 容 连 接 在 引 脚 VISO和 引 脚 GNDISO之间最方便。为了抑制噪声并降低纹波，至少需 要并联两个电容。针对VIN，推荐的电容值为0.1 µF和10 µF。 MINIMUM RECOMMENDED OPERATING SUPPLY, 3.0V 较小的电容必须具有低ESR；例如，使用NP0或X5R陶瓷电 MINIMUM VALID SUPPLY, 2.5V 容。10 mF体电容也推荐采用陶瓷电容。若需要进一步控制 SUPPLY VALID EMI/EMC，可再并联一个10 nF电容。 40µs 图19. 数字隔离器启动条件(电源压摆率< 12.5 V/ms) 低ESR电容两端到输入电源的走线总长不得超过2 mm。 GNDP 典型应用图 图20所示为典型应用电路，其中包括第1侧和第2侧总线所 需 的 上 拉 电 阻 。 VDDP和 GNDP之 间 以 及 VDDISO和 GNDISO之间需要0.01 µF到0.1 µF的旁路电容。 GNDISO SCL2 SCL1 SDA2 SDA1 VDDP VDDISO GNDP ADM3260 GNDISO GNDP ISOLATION BARRIER PDIS VSEL VIN VISO GNDP 5V ADM3260 VIN GNDP SDA SCL PDIS 5V_ISO 图23. 推荐的PCB布局 GNDISO VSEL VDDP VDDISO GNDP GNDISO SDA2 SDA1 SCL2 SCL1 图20. 采用ADM3260的典型隔离式I 2C节点 GNDISO BYPASS < 2mm SDA_ISO SCL_ISO 11890-020 ON/OFF VISO GNDISO Rev. 0 | Page 16 of 20 11890-023 11890-019 INTERNAL START-UP THRESHOLD, 2.0V ADM3260 在高共模瞬变有关的应用中，如此设计电路板布局，任何 加速寿命测试是用超过额定连续工作电压的电压进行。确 耦合都不会出现并影响器件侧所有的引脚。如果不满足设 定多种工作条件下的加速系数，利用这些系数可以计算实 计要求，将会使引脚间的电压差异超过表13规定的绝对最 际工作电压下的失效时间。表14中显示的值汇总了几种工 大额定值，造成器件闩锁和/或永久损坏。 作条件下50年工作寿命的峰值电压。在很多情况下，代理 测试认证的工作电压比50年工作寿命电压更高。工作电压 热分析 ADM3260内置四个芯片，附于配有四芯片贴装焊盘的分离 高于列出的使用寿命电压时会引起隔离的过早失效。 引线框架上。为了便于热分析，它被视为一个热单元，其 ADM3260的隔离寿命由施加在隔离栅上的电压波形决定。 最高结温反映在表8中θJA的值。θJA的值是将器件焊接到具 iCoupler隔离结构度以不同速率衰减，这由波形是否为双 有精细走线的JEDEC标准4层PCB上，在静止空气中测量 极性交流、单极性交流或直流决定。图24、图25和图26显 的。在正常工作条件下，ADM3260器件可以在整个温度范 示这些不同隔离电压的波形。 围以满负载工作，输出电流无需减额。 双极性交流电压是最苛刻的环境。在双极性交流条件下的 由于开关元件和整流元件的特性，器件的功耗会随环境温 50年工作寿命决定了ADI推荐的最大工作电压。 度而变化。图15和图16显示了两个负载条件和环境温度时 在单极性交流或者直流电压的情况下，隔离应力显然低得 总功耗之间的关系。此信息可用于确定各个工作条件下的 多。此工作模式在能够获得50年工作时间的前提下，允许 结温，确保器件不会意外热关断。 更高的工作电压。表14中列出的工作电压在维持50年最低 EMI考虑 工作寿命的前提下，提供了符合单极性交流或者直流电压 率，以便通过小型变压器实现高效电能传输。高频工作产 生的高频电流会在电路板的地层和电源层传播，引起边沿 情况的工作电压。任何与图25和图26中不一致的交叉隔离 电压波形都应被认为是双极性交流波形，其峰值电压应限 制在表14中列出的50年工作寿命电压以下。 和偶极子辐射。对于使用这些器件的应用，推荐采用接地 机壳。如果接地机壳不可行的话，PCB的布局就需要遵循 RATED PEAK VOLTAGE 11890-024 ADM3260的DC-DC转换器部分必须保持非常高的工作频 0V 很好的RF设计实践。有关ADM3260的最新PCB布局建议， 图24. 双极性交流波形 参见AN-0971应用笔记。 RATED PEAK VOLTAGE 所有的隔离结构在长时间的电压作用下，最终会被破坏。 0V 隔离衰减率由施加在隔离层上的电压波形特性决定。ADI 公司进行一系列广泛的评估来确定ADM3260内部隔离结构 的寿命。 11890-025 隔离寿命 图25. 直流波形 RATED PEAK VOLTAGE 图26. 单极性交流波形 Rev. 0 | Page 17 of 20 11890-026 0V NOTES 1. THE VOLTAGE IS SHOWN AS SINU SOIDAL FOR ILLUSTRATION PUPOSES ONLY. IT IS MEANT TO REPRESENT ANY VOLTAGE WAVEFORM VARYING BETWEEN 0V AND SOME LIMITING VALUE. THE LIMITING VALUE CAN BE POSITIVE OR NEGATIVE, BUT THE VOLTAGE CANNOT CROSS 0V. ADM3260 应用示例 RTN 12V ADM1075 –48V HOT SWAP CONTROLLER AND DIGITAL POWER MONITOR ADP1046 ISOLATED DIGITAL DC-TO-DC CONVERTER –48V 3.3V MANAGEMENT BUS 3.3V_ISO VDDISO SDA_ISO SDA1 SCL_ISO –48V VIN ADM3260 VDDP SDA2 2 SCL1 POWER + I C SCL2 ISOLATOR GNDP GNDISO SDA SCL 图27. ADM3260用于−48 V电源监控和控制 Rev. 0 | Page 18 of 20 PROCESSOR 11890-027 VISO ADM3260 外形尺寸 7.50 7.20 6.90 11 5.60 5.30 5.00 1 10 0.25 0.09 1.85 1.75 1.65 2.00 MAX 0.05 MIN COPLANARITY 0.10 8.20 7.80 7.40 0.65 BSC 0.38 0.22 SEATING PLANE 8° 4° 0° COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-150-AE 0.95 0.75 0.55 060106-A 20 图28. 20引脚紧缩小型封装[SSOP] (RS-20) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADM3260ARSZ ADM3260ARSZ-RL7 EVAL-ADM3260EBZ 1 温度范围 −40°C至+105°C −40°C至+105°C 封装描述 20引脚紧缩小型封装[SSOP] 20引脚紧缩小型封装[SSOP] 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 19 of 20 封装选项 RS-20 RS-20 ADM3260 注释 I2C指最初由Philips Semiconductors(现为NXP Semiconductors)开发的一种通信协议。 ©2013–2014 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D11890sc-0-6/14(A) Rev. 0 | Page 20 of 20