ADUM5400集成DC/DC转换器的四通道隔离器技术手册

概述
ADuM5400是一款四通道数字隔离器，集成isoPower^?^ 隔离式DC-DC转换器。该DC-DC转换器基于ADI公司的iCoupler ^?^ 技术，采用5.0 V输入和输出电压时，可提供高达500 mW的稳压隔离功率。在低功耗隔离设计中，无需使用单独的隔离式DC-DC转换器。利用iCoupler芯片级变压器技术，能够隔离逻辑信号和DC-DC转换器的磁性元件，因此可提供小尺寸、完全隔离的解决方案。

ADuM5400隔离器提供四个独立的隔离通道，分为两种速度等级（更多信息请参考“订购指南”）。

isoPower 利用高频开关元件，通过其变压器传输功率。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。有关电路板布局建议的详细信息，请参考应用笔记。
数据表：*附件：ADUM5400集成DC DC转换器的四通道隔离器技术手册.pdf

应用

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

特性

• 集成isoPower的隔离式DC/DC转换器
• 5 V稳压输出
• 500 mW 输出功率
• 四个DC-25 Mbps (NRZ)信号隔离通道
• 施密特触发器输入
• 16引脚SOIC封装，爬电距离大于8 mm
• 工作温度最高可达105°C

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

ADuM5400的直流-直流转换器部分基于大多数开关电源通用的原理工作。它采用带有次级侧控制器架构，具备隔离脉冲宽度调制（PWM）反馈。**V_{DD1}**电源为振荡电路供电，该电路驱动芯片级空芯变压器中的电流切换。功率被传输到次级侧，经整流并调节为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。

ADuM5400在**V_{DD1}**电源输入上实现了欠压锁定（UVLO），具有迟滞特性。此功能可确保在输入功率噪声大或功率上升速率慢时，转换器不会误振荡。

印刷电路板布局

ADuM5400数字隔离器是集成了0.5W iPower的直流-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13）。注意，在Pin 1和Pin 2之间、距离芯片焊盘2mm范围内，需要一个低等效串联电阻（ESR）的去耦电容。

ADuM5400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，这些瞬变必须在多个工作频率下进行抑制。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，以便在625kHz频率下实现 bulk 电流调节。这些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。对于V_{DD1}，推荐的电容值为0.01μF和0.1μF 。较小的电容必须具有低ESR，例如，建议使用陶瓷电容。

低ESR电容两端与输入电源引脚之间的总引线长度必须不超过2mm 。安装引线长度超过2mm的去耦电容可能会导致数据耦合。除非两个公共接地引脚在封装附近连接在一起，否则应在Pin 1与Pin 8以及Pin 9与Pin 16之间进行走线。

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。

ADuM5400是功率器件，满负载且以最大速度运行时约耗散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13中的电路板布局显示了Pin 8（GND_{1}）和Pin 9（GND_{ISO}）的扩大焊盘。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。

电磁干扰（EMI）考虑

ADuM5400组件的直流-直流转换器部分必须以非常高的频率运行，以便通过小型变压器实现高效功率传输。这会产生高频电流，这些电流会在电路板走线中传播并产生边缘辐射和功率电流，从而在初级和次级接地层之间形成偶极子。对于使用接地外壳的应用，推荐使用接地外壳。若无法使用接地外壳，应遵循良好的射频（RF）设计规范。电路板布局建议请参见AN-0971《应用笔记》。