ADUM5000隔离式DC/DC转换器技术手册

概述
ADuM5000是一款基于ADI公司iCoupler^?^技术的隔离式DC/DC转换器。该DC/DC转换器可提供多种输入/输出电压组合的稳压隔离功率。

ADI公司芯片级变压器iCoupler技术使这款DC/DC转换器的隔离功率传输效率最高可达33%。因此可提供小尺寸、完全隔离的解决方案。

对于采用isoPower^?^技术的iCouplers系列隔离器[ADuM5401]、[ADuM5402]、[ADuM5403]、[ADuM5404]和[ADuM520x]，利用ADuM5000可以获得更高的输出功率水平。

isoPower利用高频开关元件，通过变压器传输功率。设计印刷电路板(PCB)布局时应特别小心，必须符合相关辐射标准。
数据表：*附件：ADUM5000隔离式DC DC转换器技术手册.pdf

应用

• RS-232/RS-422/RS-485收发器
• 工业现场总线隔离
• 电源启动和栅极驱动
• 隔离传感器接口
• 工业PLC

特性

• 集成isoPower^?^的隔离式DC/DC转换器
• 3.3V或5V调节输出
• 最高500 mW输出功率
• 16引脚SOIC封装，爬电距离大于8 mm
• 工作温度最高可达：105°C（最大值）
• 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs
• 热过载保护
• 安全和法规认证
  UL认证
  1分钟2500 V rms，符合UL 1577标准
• CSA元件验收
  通知#5A（申请中）
• VDE合格证书（正在审批）
  DIN V VDE V 0884-10
  (VDE V 0884-10)：2006-12
  VIORM = 560 V峰值

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

ADuM5000的直流-直流转换器部分的工作原理与大多数开关电源相同。它采用带有隔离脉冲宽度调制（PWM）反馈的次级侧控制器架构。输入功率通过振荡电路提供给芯片级空芯变压器，该电路驱动集成的初级侧开关。功率被传输到次级侧，在那里被整流并调节为3.3V或5V。次级侧（V_{ISO}）控制器通过创建PWM控制信号来调节输出，该信号通过专用的iCoupler数据通道发送到初级侧（**V_{DD1}**侧）。PWM调制振荡电路以将功率传输到次级侧。反馈可显著提高功率和效率。

ADuM5000可提供调节输出（R_{COUT}）信号，该信号可连接到另一个iPower设备。此功能允许单个调节器控制多个电源模块而不会产生干扰。当存在辅助电源模块时，**V_{ISO}**引脚可连接在一起作为单个电源。由于只有一个反馈控制路径，这些电源一起工作（主模式）。ADuM5000还可作为调节控制源（从模式），并且可以由另一个iPower设备控制（从模式）。

此外，在**V_{IN}**引脚上实现了带有迟滞的欠压锁定（UVLO），用于输入保护电路。当输入电压高于UVLO阈值时，直流-直流转换器开始工作。必须将UVLO阈值降低到转换器的迟滞值以下才能禁用转换器。此功能可防止电源启动序列中的许多问题，例如，UVLO可确保顺序电源降至最低电平，直到ADuM5000需要电流。此外，它可防止由于转换器电流引起的任何电压降导致电源关闭并引起振荡。

印刷电路板布局

ADuM5000数字隔离器是一款0.5W的iPower集成直流-直流转换器，逻辑接口无需外部接口电路。输入和输出电源引脚处需要电源去耦（见图14）。

ADuM5000的功率供应部分使用180MHz的振荡器频率通过其芯片级变压器高效地为数据部分供电。此外，iCoupler的数据部分正常工作会在功率供应引脚上引入开关瞬变。多个工作频率需要去耦电容。噪声抑制需要低电感、高频电容，而纹波抑制和适当调节需要大容量电容。这些去耦电容最方便地连接在Pin 1和Pin 2（用于V_{DD1}）以及Pin 15和Pin 16（用于V_{ISO}）之间。

为了抑制噪声和减少纹波，至少需要两个电容并联。推荐的电容值为0.1μF和10μF。最佳实践建议使用非常低电感的陶瓷电容或其等效电容，以实现更小的尺寸。电容与输入电源引脚之间的总引线长度应不超过10mm。考虑将Pin 1和Pin 8以及Pin 9和Pin 16连接在一起，除非两个公共接地引脚在封装附近连接在一起。

在涉及高共模瞬变的应用中，确保电路板布局（跨隔离栅）的设计使耦合最小化。此外，电路板布局应设计为：在给定的器件侧，任何产生的耦合都能均匀影响所有引脚。若不这样做，可能会导致引脚间出现电压差，超过表10中规定的器件绝对最大额定值，进而致使器件闩锁和/或永久损坏。

ADuM5000是一种功率器件，满负载时约耗散1W功率。由于无法对隔离器件应用散热器，器件的热性能主要取决于通过GND引脚到PCB的热传导。如果器件在高环境温度下使用，需提供备用。图14中的电路板布局为Pin 2和Pin 8（GND_{1}）以及Pin 9和Pin 15（GND_{ISO}）显示了扩大的焊盘。应实施从焊盘到地平面的多个过孔，以显著降低芯片内部的温度。扩大的焊盘尺寸由设计师决定，并取决于可用的电路板空间。

启动行为

ADuM5000器件不含软启动电路。因此，在设计该器件时，必须考虑启动电流和电压行为。

当向**V_{DD1}施加电源时，输入开关电路开始工作。当达到UVLO最小可用电压时，开关电流驱动输出电源，直到达到调节电压，此时PWM控制开始工作。达到调节电压所需的电流和时间取决于负载和V_{DD1}**压摆率。