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特征
iso ；调节3.3 V或5.0 V输出；输出功率高达500兆瓦；四个dc-to-25 Mbps（NRZ）信号隔离通道；16引线SOIC封装，爬电7.6 mm；高温运行：最大105°C；高共模瞬态抗扰度：>25kv/μs；安全和监管批准；UL认可；2500 V rms，每UL 1577 1分钟；CSA部件验收通知#5A；VDE合格证书（待定）；IEC 60747-5-2（VDE 0884，第2部分）VIORM=560 V峰值。
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；工业可编程逻辑控制器。
一般说明
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404是四通道数字隔离器，带isoPower®集成隔离直流-直流转换器。基于Analog Devices，Inc.，iCoupler®技术，dc-dc转换器在5.0 V输入电源的5.0 V或3.3 V电压下，或在表1所示的功率水平下，在3.3 V电源的3.3 V电压下，提供高达500 mW的稳压、隔离电源。在低功率、隔离设计中，这些器件消除了对单独的、隔离的dc-dc转换器的需求。在dc-dc变换器中，采用iCoupler芯片级变压器技术隔离逻辑信号和电源及反馈路径。结果是一个小的形状因子，总隔离解决方案。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404隔离器以各种信道配置和数据速率提供四个独立的隔离信道（有关更多信息，请参阅订购指南）。
国际标准化组织电力使用高频开关元件通过变压器传输电力。在印刷电路板（PCB）布局过程中必须特别小心，以满足排放标准。有关电路板布局建议，请参阅AN-0971应用说明。
典型性能特征
术语
IDD1（Q）
I是在V无外部负载且I/O引脚在低于2 Mbps的速度下运行时，V引脚处的最小工作电流，无需额外的动态电源电流。我反映了当前的最低运行状态。
IDD1（D）
我是典型的输入电源电流与所有通道同时驱动的最大数据速率为25 Mbps的全容性负载代表的最大动态负载条件。输出端的电阻负载应与动态负载分开处理。
IDD1（最大值）
I是全动态和V负载条件下的输入电流。
ISO（负载）
ISO（LOAD）是负载可用的电流。
tPHL传播延迟
tPHL传播延迟是从VIx信号的下降沿到下降50%的水平VOx信号的边缘。
tPLH传播延迟
tPLH传播延迟是从VIx信号上升沿到上升沿的50%水平在VOx信号中。
传播延迟偏差
tPSK是tPHL和/或在相同的工作温度、电源电压和输出负载下，在推荐的操作条件。
信道对信道匹配（tPSKCD/tPSKOD）
通道对通道匹配是当在相同负载下操作。
最小脉冲宽度
最小脉冲宽度是保证指定脉冲宽度失真的最短脉冲宽度。
最大数据速率
最大数据速率是保证指定脉冲宽度失真的最快数据速率。
应用程序信息
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404的dc-to-dc转换器部分的工作原理与大多数开关电源相同。它有一个二次侧控制器结构与隔离脉冲宽度调制（PWM）反馈。为振荡电路提供V电源，振荡电路将电流转换成芯片级空心变压器。传输到二次侧的功率被整流并调节为3.3 V或5 V。二次（V）侧控制器通过创建一个由专用I耦合器数据通道发送到一次（V）侧的PWM控制信号来调节输出。PWM调制振荡器电路，以控制发送到二次侧的功率。反馈可以显著提高功率和效率。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404实现欠压锁定（UVLO），V电源输入滞后。此功能可确保转换器不会因输入功率噪声或缓慢的功率输入斜坡速率而进入振荡状态。
印刷电路板布局
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404数字隔离器带有0.5W等功率集成直流-直流转换器，无需为逻辑接口提供外部接口电路。输入和输出电源引脚处需要电源旁路（见图25）。注意，引脚1和引脚2之间以及引脚15和引脚16之间需要低ESR旁路电容器，尽可能靠近芯片垫。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404的电源部分使用180mhz振荡器频率来有效地通过其芯片级变压器传递功率。此外，iCoupler数据部分的正常工作会在电源引脚上引入开关瞬态。几个工作频率需要旁路电容器。噪声抑制需要一个低电感、高频电容器；纹波抑制和适当的调节需要一个大值电容器。它们最方便地连接在V的针脚1和针脚2之间以及V的针脚15和针脚16之间。
为了抑制噪声和减少纹波，至少需要两个电容器的并联组合。推荐的电容值为0.1μF，对于V和V为10μF。较小的电容器必须具有较低的ESR；例如，建议使用陶瓷电容器。
低ESR电容器两端和输入电源引脚之间的总引线长度不得超过2 mm。安装线路长度超过2 mm的旁路电容器可能导致数据损坏。考虑绕过针脚1和针脚8之间以及针脚9和针脚16之间的连接，除非两个公共接地针脚都在封装附近连接在一起。
在涉及高共模瞬态的应用中，确保隔震屏障上的板耦合最小化。此外，设计电路板布局，使任何耦合发生时，对给定组件侧的所有管脚产生同等影响。未能确保这可能导致引脚之间的电压差超过了表19所指定的设备的绝对最大额定值，从而导致闩锁和/或永久性损坏。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404是电源在满负荷和最大速度运行时消耗大约1瓦功率的装置。因为不可能将散热器应用到隔离设备上，所以这些设备主要依赖于通过GND引脚向PCB散热。如果设备在高环境温度下使用，请提供从接地引脚到PCB接地平面的热路径。图25中的电路板布局显示了针8和针9的放大焊盘。从焊盘到地面应采用大直径通孔，并应使用电源板降低电感。从焊盘到地平面应实现多个过孔，以显著降低芯片内部的温度。膨胀垫的尺寸由设计师决定，并取决于可用的板空间。
热分析
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404部件由四个内部模具和两个模具连接叶片连接到分裂引线框架。为了进行热分析，模具被视为热单元，最高结温反映在表14的θ中。θ的值是基于安装在JEDEC标准上的零件的测量值，青年成就组织青年成就组织
四层木板，有细宽的痕迹和静止的空气。正常情况下在工作条件下，ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备在整个温度范围内满负荷运行，而不会降低输出电流。但是，遵循PCB布局部分中的建议会降低对PCB的热阻，从而允许在高环境温度下增加热裕度。
传播延迟相关参数
传播延迟是描述逻辑信号通过组件传播所需时间的参数（见图26）。向逻辑低输出的传播延迟可能不同于向逻辑高输出的传播延迟。
脉宽失真是这两个传播延迟值之间的最大差异，并且是保持输入信号定时的准确程度的指示。
信道到信道匹配指的是在单个信道中传播延迟不同的最大量。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404组件。
传播延迟歪斜是指在相同条件下运行的多个ADUM5401/ADUM5402/ADUM5403/ADUM5404组件之间传播延迟的最大量。
启动行为
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404没有包含软启动电路。因此，在设计该装置时，必须考虑起动电流和电压特性。
当电压为V时，当达到UVLO最小电压时，输入开关电路开始工作并吸取电流。开关电路将最大可用功率驱动到输出，直到达到PWM控制开始的调节电压。达到调节电压所需的电流量和时间取决于负载和V转换率。
随着快速V摆率（200μs或更小），峰值电流绘制到V的100毫安/伏。输入电压比输出可开启的速度快得多，因此峰值电流与最大输入电压成正比。
当V转换速度慢（在毫秒范围内）时，当V达到UVLO最小电压时，输入电压不会迅速变化。电流波动大约为300毫安，因为V在2.7 V UVLO电压下几乎是恒定的。启动期间的行为类似于设备负载短路时的行为；这些值与图14所示的短路电流一致。
当启动设备进行V=5 V操作时，不要将V电源引脚的可用电流限制在300毫安以下。
如果限流装置在启动期间钳制V电压，则ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备可能无法将输出驱动到调节点。
因此，ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备可以在长时间内在低压下吸取大量电流。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备的输出电压在启动过程中出现V超调。如果这种过冲可能会损坏与V相连的部件，则可以使用齐纳二极管等限压装置来钳制电压。典型行为如图19和图20所示。
电磁干扰考虑因素
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备的dc-dc转换器部分必须在180mhz下工作，以便通过小型变压器进行有效的功率传输。这会产生高频电流，这些电流可以在电路板接地平面和电源平面中传播，从而在一次接地平面和二次接地平面之间产生边缘辐射和偶极子辐射。对于使用这些设备的应用程序，建议使用接地机柜。如果不可能接地外壳，请遵循PCB布局中的良好射频设计实践。板布局建议见AN-0971应用说明
直流正确性和磁场抗扰度
隔离器输入端的正负逻辑转换导致窄脉冲（约1ns）通过变压器发送到解码器。解码器是双稳态的，因此可以通过脉冲进行设置或重置，指示输入逻辑转换。在输入端没有超过1μs的逻辑转换的情况下，发送指示正确输入状态的周期性刷新脉冲集，以确保输出端的dc正确性。如果解码器不接收超过约5μs的内部脉冲，则假定输入端为无电源或无功能，并且通过看门狗定时器电路将隔离输出强制为默认低状态。在通电和断电操作期间，这种情况应出现在ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404中。
磁场抗扰度的限制
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404由变压器接收线圈中的感应电压足够大以错误设置或重置解码器的条件设置。以下分析定义了可能发生这种情况的条件。检查ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404的3.3V工作条件，因为它代表最易受影响的工作模式。
在变压器输出处的脉冲具有大于1 V的幅度。解码器具有大约0.5 V的感测阈值，从而建立可容忍感应电压的0.5 V裕度。通过接收线圈感应的电压由：
其中：
β是磁通密度（高斯）。
rn是接收线圈第n圈的半径（cm）。
N是接收线圈的总匝数。
给定ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404中接收线圈的几何结构，以及要求感应电压最多为解码器0.5伏安裕度的50%，计算最大允许磁场，如图27所示。
例如，在1 MHz的磁场频率下，0.2千高斯的最大允许磁场在接收线圈上感应出0.25伏的电压。该电压约为感测阈值的50%，不会引起故障输出转换。类似地，如果在发送脉冲期间发生这样的事件（并且具有最坏的极性），则将接收脉冲从>1.0v减小到0.75v，仍然远远高于解码器的0.5v感测阈值。
上述磁通密度值对应于从ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404变压器给定距离处的特定电流量。图28将这些允许的电流幅值表示为选定距离的频率函数。如图28所示，ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404具有极强的免疫性，并且只能受到在非常靠近组件的高频下工作的超大电流的影响。对于1 MHz示例，需要将0.5 kA电流放置在距离ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404 5 mm的位置，以影响设备的操作。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404秒安抚注意，在强磁场和高频的组合下，由PCB记录道形成的任何环路都会产生足够大的错误电压，从而触发后续电路的阈值。在布置这些痕迹时要小心，以避免这种可能性。
功耗
V电源输入为I耦合器数据通道以及电源转换器提供电源。因此，不能单独确定数据转换器和一次和二次输入/输出通道所产生的静态电流。如图29所示，所有这些静态功率需求都已合并到I电流中。总I电源电流是静态工作电流、I/O通道要求的动态电流I和任何外部I负载的总和。
只有当通道速度高于刷新率f时，动态输入和输出电流才会消耗。每个通道都有一个由其数据速率决定的动态电流。图21显示了正向通道的电流，这意味着输入位于部件的主要侧。图22显示了反向通道的电流，这意味着输入位于部件的二次侧。两个数字都假定了典型的15 pF负载。以下关系允许计算总电流：
其中：
IDD1是总电源输入电流。
ICHn是由单个通道产生的电流，由图21或图22，取决于通道方向。
IISO是二次侧外部负载的电流。
E是图11中100毫安负载下的电源效率在VISO和VDD1的利息条件下。
最大外部负载可以通过从最大允许负载减去动态输出负载来计算。
其中：
IISO（负载）是提供外部二次电源的电流侧面负载。
IISO（MAX）是VISO最大的外部二次侧负载电流。
IISO（D）n是通过输入从VISO获得的动态负载电流或输出通道，如图23和图24所示。
前面的分析假设每个电容负载为15 pF数据输出。如果电容性负载大于15 pF，则电流必须包含在IDD1和IISO（负载）的分析中。
功率因素
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404电源一次侧的输入、数据输入通道和二次侧的数据通道都通过欠压锁定（UVLO）电路防止过早操作。低于最低工作电压时，电源转换器保持其振荡器不活动，所有输入通道驱动器和刷新电路都处于空闲状态。输出保持在高阻抗状态，以防止在通电和断电操作期间传输未定义的状态。
在向V供电期间，一次侧电路保持空闲，直到达到UVLO预设电压。此时，数据通道初始化为默认的低输出状态，直到它们从二次侧接收到数据脉冲为止。
当一次侧高于UVLO阈值时，数据输入通道采样其输入并开始向非活动的二次输出通道发送编码脉冲。由于在建立二次侧电源之前没有来自二次侧输入的数据，因此一次侧的输出保持默认的低状态。一次侧振荡器也开始工作，将功率传输到二次电源电路。
此时，二次V电压低于其UVLO限值；二次侧的调节控制信号未生成。初级侧功率振荡器允许在这些条件下自由运行，向次级侧提供最大功率。
当二次侧电压上升到其调节设定点时，V处出现一个大的浪涌电流瞬态。当达到调节点时，调节控制电路产生调节控制信号，该信号调节一次侧的振荡器。然后V电流减小，并与负载电流成比例。涌流小于图14所示的短路电流。浪涌电流的持续时间取决于V负载条件以及V引脚上可用的电流和电压。
当二次侧变流器开始接受来自一次侧的电源时，V电压开始升高当到达二次侧UVLO时，二次侧输出被初始化为其默认的低状态，直到从相应的一次侧输入接收到数据为止。在二次侧被初始化后，输出的状态与一次侧输入相关可能需要1μs。
二次侧输入采样其状态并将其传输到一次侧。输出在二次侧激活后约1μs有效。
由于二次侧电源的充电速率取决于负载条件、输入电压和所选择的输出电压电平，因此在需要有效数据之前，请注意设计允许转换器有足够的时间稳定。
当电源从V断开时，当达到UVLO电平时，一次侧变流器和耦合器关闭。二次侧停止受电并开始放电。
辅助侧的输出保存从主侧接收到的最后一个状态。要么达到UVLO电平并将输出置于其高阻抗状态，要么输出检测到来自一次侧输入的缺少活动，并且在二次电源达到UVLO之前将输出设置为其默认的低值。
增加可用功率
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404是可与其他兼容的等功率装置配合运行。RC引脚允许ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404提供出局另一个设备作为主设备来调节其自身和从设备的PWM信号。功率输出并联组合，输出功率平均分配。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404只能是主设备/独立设备，ADuM5200只能是从设备/独立设备。ADuM5000可以作为主设备或从设备运行。这意味着ADuM5000、ADuM520x和ADuM540x只能在表26中列出的主/从组合中使用。
表26中列出的主和从配置部件的允许组合足以使功率和信道的任何组合计数。
表27说明了等功率设备如何提供数据信道计数和单单位功率倍数的多种组合。
绝缘寿命
在足够长的时间内，当受到电压应力时，所有的绝缘结构最终都会崩溃绝缘劣化率取决于施加在绝缘上的电压波形的特性。除了监管机构进行的测试外，模拟设备还进行一系列广泛的评估，以确定ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备内绝缘结构的寿命。
模拟设备使用高于额定连续工作电压的电压水平进行加速寿命试验。确定了几种工况下的加速度系数。这些因素允许计算实际工作电压下的故障时间。表20所示的值总结了双极交流操作条件下50年使用寿命的峰值电压和最大CSA/VDE批准的工作电压。在许多情况下，认可的工作电压高于50年使用寿命电压。在这些高工作电压下工作在某些情况下会导致绝缘寿命缩短。
ADuM5401/ADuM5402/ADuM5403/ADuM5404设备的绝缘寿命取决于施加在隔离栅上的电压波形类型。根据波形是双极性交流、单极性交流还是直流，I耦合器的绝缘结构以不同的速率退化。图30、图31和图32说明了这些不同的隔离电压波形。
双极性交流电压是最苛刻的环境。双极交流条件下的50年运行寿命的目标决定了模拟设备推荐的最大工作电压。
在单极交流或直流电压的情况下，绝缘上的应力显著降低。这允许在更高的工作电压下工作，同时仍能达到50年的使用寿命。只要电压符合单极交流或直流电压情况，表20中列出的工作电压可在保持50年最低寿命的同时施加。
任何不符合图31或图32的交叉绝缘电压波形应视为双极交流波形，其峰值电压限制在表20所列的50年寿命电压值内。图32所示的电压为正弦曲线，仅供说明之用。它是用来表示在0V和某个极限值之间变化的任何电压波形。极限值可以是正或负，但电压不能超过0 V。
