(Chinese) Si8220/Si8221 0.5 and 2.5 Amp ISOdrivers with Opto Input (2.5, 3.75, and 5.0 kVrms)

S i 8 2 2 0/21
0.5 和 2.5 安 培 ISODRIVER 及光电输入
( 2.5 、 3 . 7 5 和 5 . 0 K V R M S )
特点
HCPL-0302、HCPL-3120、TLP350
和类似光电驱动器的功能升级
 60 ns 传送延时最大
(与输入驱动器电流无关)
 相对于光电驱动器 14 倍更紧密的零
件匹配
 2.5、 3.75 和 5.0 kVRMS 隔离


瞬态抑制
30 kV/µs






欠压锁定保护及滞后
抗温度和老化效应
门驱动器供电电压
6.5 V 至 24 V
AEC-Q100 认证
宽泛的工作范围
–40 至 +125 °C
符合 RoHS 的封装
SOIC-8 窄体
SOIC-16 宽体
应用
引脚分配:
参见页 20
Narrow Body SOIC
8 VDD
1
ANODE 2
7 VO
CATHODE
6 VO
3
NC 4
5 VSS
NC
Top View
Wide Body SOIC
CATHODE
IGBT/ MOSFET 门驱动器
 工业控制系统
 开关模式供电

UPS 系统
 电机控制驱动器
 变换器

NC
NC
ANODE
NC
NC
安全法规认证
CATHODE

UL 1577 认证
1 分钟内最多 5000 VRMS

CSA component notice 5A 认证
IEC 60950-1、 61010-1、
60601-1 (强化绝缘)
VDE 认证合规
IEC 60747-5-5
(VDE 0884 第 5 部分 )
EN 60950-1 (强化绝缘)
 CQC 认证
GB4943.1

NC
16
15
14
13
12
11
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
VSS
VDD
NC
VO
NC
NC
NC
VSS
Top View
正在申请专利
说明
Si8220/21 是 HCPL-3120 和 HPCL-0302 等光耦合驱动器的高性能升级产
品,提供 2.5 A 的峰值输出电流。 它采用 Silicon Laboratories 自主研发的
硅隔离技术,提供符合 UL1577 的 2.5、 3.75 或 5.0 kVRMS 耐受电压选
择。 与光隔离驱动器相比,通过此技术可获得更高性能,减少温度和寿命
差异,零件匹配更紧密,并提供优异的共模抑制比。 虽然输入路与 LED 特
性相似,但要求的驱动电流更小,因而效率更高。 传送延时与输入驱动电
流无关,从而传送时间更短,元件差异更小,且输入电路设计活性更高。
修订版 1.5 5/15
版权所有 © 2015 by Silicon Laboratories
本文中的信息涉及正在开发中的产品。 其特性和规格可能随时改变,恕不另行通知。
Si8220/21
Si8220/21
功能模块示意图
NC
VDD
ANODE
RF
Transmitter
CATHODE
Semiconductor-Based
Isolation Barrier
ISOLATOR
LED
Emulator
VO
RF
Receiver
UV
Lockout
VO
VSS
NC
2
Si8220/21
修订版 1.5
Si8220/21
目录
章节
页码
1. 电气规格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2. 测试电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
3. 法规信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
4. 应用信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1. 工作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5. 技术说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.1. 器件行为 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.2. 器件启动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.3. 欠压锁定 (UVLO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6. 应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.1. 供电连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.2. 布局考虑事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.3. 功率耗散考虑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.4. 输入电路设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.5. Si8220/21 以及 HCPL-0302 和 HCPL-3120 光电驱动器间的参数差异 . . . . . . . . . . . 19
7. 引脚概览 (窄体 SOIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
8. 引脚概览 (宽体 SOIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
9. 订购指南 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
10. 封装外形: 8 引脚窄体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
11. 焊盘图案: 8 引脚窄体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
12. 封装外形: 16 引脚宽体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
13. 焊盘图案:16 引脚宽体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
14. 顶部标记:16 引脚宽体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
15. 顶部标记:8 引脚窄体 SOIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
文档修改列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
联系信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
修订版 1.5
3
Si8220/21
1. 电气规格
表 1. 电气特性
1
VDD = 12 V or 15 V, VSS = GND, TA = –40 to +125 °C; 25 °C 时的典型规格。
参数
符号
测试条件
最低
类型
最高
单位
VDD
(VDD – VSS)
6.5
—
24
V
直流规格
供电电压
输入电流 (开)
IF(ON)
5.0
—
20
mA
输入电流上升沿
滞后
IHYS
—
0.5
—
mA
输入电压 (关)
VF(OFF)
在阳极相对于阴极进行测量。
–0.6
—
1.6
V
VF
在阳极相对于阴极进行测量。
IF = 5 mA。
1.7
—
2.5
V
0.5 A 器件
—
15
—
2.5 A 器件
—
2.7
—
0.5 A 器件
—
5.0
—
2.5 A 器件
—
1.0
—
(0.5 A), IF = 0
(参见图 2)
—
0.3
—
(2.5 A), IF = 0
(参见图 2)
—
1.5
—
(0.5 A), IF = 10 mA
(参见图 1)
—
0.5
—
(2.5 A), IF = 10 mA
(参见图 1)
—
2.5
—
(0.5 A), I OUT = –50 mA
—
VDD–0.5
—
输入正向电压
输出阻抗高 (源)
输出阻抗低 (吸入)
输出高电流 (源)
输出低电流 (吸入)
ROH
ROL
IOH
IOL
高电平输出电压
VOH
低电平输出电压
VOL
A
A
VDD–0.1
(2.5 A), I OUT = –50 mA
(0.5 A), I OUT = 50 mA

—
200
—
50
(2.5 A), I OUT = 50 mA
V
mV
高电平供电电流
输出开路 IF = 10 mA
—
1.2
—
mA
低电平供电电流
输出开路
VF = –0.6 至 +1.6 V
—
1.4
—
mA
IR = 10 mA。
在阳极处相对于阴极进行测量。
0.5
—
—
V
—
10
—
pF
输入反向电压
BVR
输入电容
CIN
注释:
1. 5、 8 和 10 V UVLO 器件 = 12 V ; 12.5 V UVLO 器件 VDD = 15 V。
2. 详见第 22 页上的 "9. 订购指南 "。
4
修订版 1.5
Si8220/21
表 1. 电气特性 (续) 1
VDD = 12 V or 15 V, VSS = GND, TA = –40 to +125 °C; 25 °C 时的典型规格。
参数
VDD 欠压阈值 2
符号
测试条件
VDDUV+
VDD 上升
最低
类型
最高
单位
5 V 阈值
参见第 15 页上的图 9。
5.20
5.80
6.30
V
8 V 阈值
参见第 15 页上的图 10。
7.50
8.60
9.40
V
10 V 阈值
参见第 15 页上的图 11。
9.60
11.1
12.2
V
12.5 V 阈值
参见第 15 页上的图 12。
12.4
13.8
14.8
VDD 欠压阈值 2
VDDUV–
VDD 下降
5 V 阈值
参见第 15 页上的图 9。
4.90
5.52
6.0
V
8 V 阈值
参见第 15 页上的图 10。
7.20
8.10
8.70
V
10 V 阈值
参见第 15 页上的图 11。
9.40
10.1
10.9
V
12.5 V 阈值
参见第 15 页上的图 12。
11.6
12.8
13.8
VDD 锁定滞后
VDDHYS
UVLO 电压 = 5 V
—
280
—
mV
VDD 锁定滞后
VDDHYS
UVLO 电压 = 8 V
—
600
—
mV
VDD 锁定滞后
VDDHYS
UVLO 电压 = 10 V 或 12.5 V
—
1000
—
mV
到高输出电平的传送延时
tPLH
CL = 200 pF
—
—
60
ns
到低输出电平的传送延时
tPHL
CL = 200 pF
—
—
40
ns
输出上升和下降时间
tR, tF
(0.5 A), CL = 200 pF
—
—
30
(2.5 A), CL = 200 pF
—
—
20
交流规格
ns
器件启动时间
tSTART
从
VDD = VDD_UV+ 至 VO 的时间
—
—
40
µs
共模
瞬态抑制
CMTI
输入开或关
VCM = 1500 V ( 请参阅图 3)
—
30
—
kV/µs
注释:
1. 5、 8 和 10 V UVLO 器件 = 12 V ; 12.5 V UVLO 器件 VDD = 15 V。
2. 详见第 22 页上的 "9. 订购指南 "。
修订版 1.5
5
Si8220/21
2. 测试电路
VDD = 15 V
VDD
IN_
Si822x
10
OUT_
SCHOTTKY
VSS
1 µF
5V
100 µF
+
_
INPUT
1 µF
CER
Measure
10 µF
EL
RSNS
0.1
50 ns
IF
GND
200 ns
INPUT WAVEFORM
图 1.IOL
吸收电流测试电路
VDD = 15 V
VDD
IN_
Si822x
10
OUT_
SCHOTTKY
VSS
1 µF
INPUT
1 µF
CER
Measure
RSNS
0.1
50 ns
IF
GND
200 ns
INPUT WAVEFORM
图 2.IOH
6
10 µF
EL
源电流测试电路
修订版 1.5
100 µF
5V
+
_
Si8220/21
12 V
Supply
267
Input Signal
Switch
Si822x
VDD
ANODE
Isolated Supply
VO
Oscilloscope
CATHODE
GND
Isolated Ground
Input
High Voltage
Differential Probe
Output
Vcm Surge
Output
High Voltage
Surge Generator
图 3.
共模瞬态抗扰度测试电路
修订版 1.5
7
Si8220/21
3. 法规信息
表 2. 法规信息 *
CSA
Si822x 获得 CSA Component Acceptance Notice 5A 认证。详情见文件 232873。
61010-1:强化绝缘工作电压最高为 600 VRMS ;基本绝缘工作电压最高为 600 VRMS。
60950-1:强化绝缘工作电压最高为 600 VRMS ;基本绝缘工作电压最高为 1000 VRMS。
60601-1:强化绝缘工作电压最高为 125 VRMS ;基本绝缘工作电压最高为 380 VRMS。
VDE
Si822x 经 IEC 60747-5-5 认证。 详情见文件 5006301-4880-0001。
60747-5-5:基本绝缘工作电压最高为 891 Vpeak。
60950-1:强化绝缘工作电压最高为 600 VRMS ;基本绝缘工作电压最高为 1000 VRMS。
UL
Si822x 经 UL1577 元件认可计划认证。 详情见文件 E257455。
为满足基本保护,最高额定绝缘电压为 5000 VRMS。
CQC
Si823x 获得 GB4943.1-2011 认证。详情见证书 CQC13001096107 和 CQC13001096109。
额定最高 600 VRMS 增强绝缘工作电压;最高 1000 VRMS 基本绝缘工作电压。
* 注释 : 法规认证适用于额定值 2.5 kVRMS 的器件,其生产过程经过 1 秒的 3.0 kVRMS 测试。
法规认证适用于额定值 3.75 kVRMS 的器件,其生产过程经过 1 秒的 4.5 kVRMS 测试。
法规认证适用于额定值 5.0 kVRMS 的器件,其生产过程经过 1 秒的 6.0 kVRMS 测试。
详见第 22 页上的 "9. 订购指南 "。
8
修订版 1.5
Si8220/21
表 3. 绝缘和安全相关规格
数值
参数
符号
测试条件
WB
SOIC-16
NB
SOIC-8
单位
额定空气间隙 (间隙) 1
L(IO1)
最小 8.0
最小 4.9
mm
额定外部追踪 (爬电) 1
L(IO2)
最小 8.0
最小
4.01
mm
0.014
0.014
mm
600
600
V
最小内间距 (内间隙)
追踪阻抗
(耐漏电追踪指数)
PTI
冲刷深度
ED
0.019
0.019
mm
阻抗 (输入到输出) 2
RIO
1012
1012

电容 (输入到输出) 2
CIO
2.0
1.0
pF
4.0
4.0
pF
输入电容 3
CI
IEC60112
f = 1 MHz
注释:
1. 表中数值与额定爬电和间隙值对应,详见第 25 页上的 "12. 封装外形:16 引脚宽体 SOIC" 和第 23 页上的 "10. 封装外
形:8 引脚窄体 SOIC"。 VDE 认证的间隙和爬电限值:WB SOIC-16 封装为最小 8.5 mm, NB SOIC-8 封装为最小
4.7 mm。UL 未在元件级认证上设置间隙和爬电最小值。CSA 认证的间隙和爬电限值:NB SOIC-16 封装为最小
3.9 mm 和 WB SOIC-16 封装为最小 7.6 mm。
2. 为了确定阻抗和电容,将 Si82xx 转换为两端器件。引脚 1–8 (1-4, NB SOIC-8) 一起短路组成第一个端子,而 9–16
(5-8, NB SOIC-8) 一起短路组成第二个端子。然后测量两个端子间的参数。
3. 从输入引脚到接地点进行测量。
修订版 1.5
9
Si8220/21
表 4. IEC 60664-1 (VDE 0844 第 5 部分)额定值
参数
基本隔离组
安装分类
测试条件
规格
NB SOIC-8
WB SOIC-16
I
I
额定主电压 < 150 VRMS
I-IV
I-IV
额定主电压 < 300 VRMS
I-III
I-IV
额定主电压 < 400 VRMS
I-II
I-III
额定主电压 < 600 VRMS
I-II
I-III
材料组
表 5. Si82xxC 的 IEC 60747-5-5 绝缘特性 *
特性
参数
最大工作绝缘电压
符号
测试条件
VIORM
输入到输出测试电压
VPR
允许的最高过压 (瞬态过压,
tTR = 60 秒)
VTR
方法 b1
(VIORM x 1.875 = VPR, 100%
生产测试, tm =
1 秒,部分放电 < 5 pC)
污染等级
(DIN VDE 0110,表 1)
TS, VIO = 500 V 下绝缘阻抗
RS
单位
WB
SOIC-16
NB SOIC-8
891
560
V 峰值
1671
1050
V 峰值
6000
4000
V 峰值
2
2
>109
>109

* 注释 : 此隔离器仅适用于安全限值内的基本电气隔离。安全值的保持通过保护电路保证。Si82xx 提供 40/125/21 的气候分类。
10
修订版 1.5
Si8220/21
表 6. IEC 安全限值 1
符号
参数
外壳温度
TS
安全输入、输出或供电电流
IS
器件功率耗散 2
PD
最高
测试条件
WB SOIC-16 NB SOIC-8
JA = 140 °C/W (NB SOIC-8),
100 °C (WB SOIC-16),
VI = 5.5 V, TJ = 150 °C, TA = 25 °C
单位
150
150
°C
50
40
mA
1.2
1.2
W
注释:
1. 故障时允许的最大值;另见图 5 和 6 中的热降额曲线。
2. Si82xx 测试时采用 VO = 24 V, TJ = 150 ºC, CL = 200 pF,输入 2 MHz 50% 占空比矩形波。
表 7. 热特性
参数
类型
符号
JA
Safety-Limiting Current (mA)
结至空气热阻
WB SOIC-16
NB SOIC-8
100
140
单位
ºC/W
60
50
40
VDD = 24 V
30
20
10
0
0
50
100
150
Case Temperature (ºC)
200
图 4. (WB SOIC-16)热降额曲线,依赖于符合 DIN EN 60747-5-5 的外壳温度安全限值
修订版 1.5
11
Safety-Limiting Current (mA)
Si8220/21
60
50
VDDI = 24 V
40
30
20
10
0
0
50
100
150
Case Temperature (ºC)
200
图 5. (NB SOIC-8)热降额曲线,依赖于符合 DIN EN 60747-5-5 的外壳温度安全限值
表 8. 最大绝对额定值 1
参数
条件
最低
最高
单位
储存温度 2
TSTG
–65
+150
C
工作温度
TA
–40
+125
C
结点温度
TJ
—
150
C
输出供电电压
VDD
–0.6
30
V
输出电压
VO
–0.5
VDD + 0.5
V
输入电流
IF(AVG)
–100
30
mA
驱动器端供电电压
VDD
–0.6
30
V
任一输出引脚上相对于地线的电压
VO
–0.5
VDD + 0.5
V
峰值输出电流 (tPW = 10 μs,占空比 =0.2%)
(0.5 安培版本
IOPK
—
0.5
A
峰值输出电流 (tPW = 10 μs,占空比 =0.2%)
(4.0 安培版本)
IOPK
—
4.0
A
铅焊料温度 (10 秒)
—
260
C
最大隔离电压 (1 秒 ) NB SOIC-8
—
4250
VRMS
最大隔离电压 (1 秒 ) WB SOIC-16
—
6500
VRMS
注释:
1. 超出最大额定值可导致器件永久损坏。应在本资料表运行部分规定的条件下工作。
2. VDE 认证储存温度为 –40 至 150 °C。
12
修订版 1.5
Si8220/21
4. 应用信息
4.1. 工作原理
Si8220/21 是 Avago HPCL-3120、 HPCL-0302、 Toshiba TLP350 等常用光隔离驱动器的功能升级产品。 一个
Si8220/21 通道的工作情况与光耦合器类似,但调制的是 RF 载波而不是光。这种简单的结构提供了一个牢靠的隔离
数据路径,并且不要求有特别考虑事项,或要求启动时的初始化。 Si8220/21 的简化模块示意图见 图 6。
Transmitter
Receiver
RF
OSCILLATOR
A
LED
Emulator
MODULATOR
VDD
SemiconductorBased Isolation
Barrier
B
DEMODULATOR
0.5 to 2.5 A
peak
Gnd
图 6. 通道示意图
一个通道包含由基于半导体的隔离屏障所分隔的一个 RF 发射器和一个 RF 接收器。 对于发射器,输入 A 对 RF 振
荡器利用开 / 关键控提供的载波进行调制。 接收器含一个解调器,根据 RF 内部能量对输入状态进行解码,并通过输
出驱动器将结果应用到输出 B。 这种 RF 开 / 关键控方式优于脉冲代码方式,因其能够提供最佳的噪音抑制、低能耗
和更好的磁场抑制。 详见图 7。
Input Signal
Modulation Signal
Output Signal
图 7.
调制方式
修订版 1.5
13
Si8220/21
5. 技术说明
5.1. 器件行为
Si8220/21 的真值表摘要见 表 9。
表 9. Si8220/21 真值表摘要
阴极
阳极
二极管电流 (IF)
VDD
VO
备注
X
X
X
< UVLO
L
器件关闭
Hi-Z
X
0
> UVLO
L
逻辑低状态
X
Hi-Z
0
> UVLO
L
逻辑低状态
GND
GND
0
> UVLO
L
逻辑低状态
VF
VF
0
> UVLO
L
逻辑低状态
GND1
VF
< IF(OFF
> UVLO
L
逻辑低状态
GND1
VF
> IF(OFF)
> UVLO
H
逻辑高状态
注释: “X” = 无关。此真值表假设 VDD 已供电。如果 VDD 低于 UVLO,请参阅 第 15 页上的 "5.3. 欠压锁定
(UVLO)",以了解更多信息。
5.2. 器件启动
输出 VO 在启动中保持为低,直到 VDD 在时间段 tSTART 中高于 UVLO+ 阈值。 之后,从阳极到阴极的电流 > IF(ON)
时输出转为高。 器件启动、正常工作和关闭时的器件行为见 图 8。
UVLO+
UVLO-
VDDHYS
VDD
IF(ON)
IHYS
IF
tSTART
tPHL
tPLH
tSTART
VO
图 8. Si8220/21 的工作行为 (IF > IF(MIN), VF > VF(MIN) 时)
14
修订版 1.5
Si8220/21
5.3. 欠压锁定 (UVLO)
UVLO 电路在 VDD 低于锁定阈值时无条件驱动 VO 变为低。图 8 至 11 说明在启动时 Si8220/21 保持在 UVLO 下,直到
VDD 上升至高于 VDDUV+。关闭时, Si8220/21 在 VDD 低于 UVLO 阈值加滞后 (即 VDD < VDDUV+ – VDDHYS)时
进入 UVLO。
V DDUV+ (Typ)
3.5
Output Voltage (VO) 10.5
Output Voltage (VO) 10.5
V DDUV+ (Typ)
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.5
Supply Voltage (V DD - V SS) (V)
9.0
图 9. Si8220/21 UVLO 响应 (5 V)
10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5
图 11. Si8220/21 UVLO 响应 (10 V)
V DDUV+ (Typ)
Output Voltage (VO) 10.5
Output Voltage (VO) 10.5
V DDUV+ (Typ)
6.0
9.5
Supply Voltage (V DD - V SS) (V)
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
11.3
9.5 10.0
11.8
12.3 12.8 13.3 13.8 14.3 14.8 15.3
Supply Voltage (V DD - V SS) (V)
Supply Voltage (V DD - V SS) (V)
图 12. Si8220/21 UVLO 响应 (12.5 V)
图 10. Si8220/21 UVLO 响应 (8 V)
修订版 1.5
15
Si8220/21
6. 应用
6.1. 供电连接
VSS 可能偏离、高于或低于接地点,只要 VDD 相对于 VSS 的电压为最大值 24 V。 VDD 去耦电容器应尽可能靠近封
装引脚。 这些电容器的最佳值取决于负荷电流以及芯片及其电源间的距离。 推荐使用 0.1 和 10 µF 的旁路电容器,
以降低高频噪音和优化性能。
6.2. 布局考虑事项
最重要的是最大程度减少驱动器路径中的环路和 VDD 线路上的噪音。必须注意让 Si8220/21 尽可能靠近其驱动的器
件才能最大程度减少这些路径中的寄生电感。 另外, VDD 供电和接地轨迹路径必须尽可能短。 为此,强烈推荐使用
供电和接地平面。 如采取用于供电器件和小信号元件的独立接地和 VDD 平面的分割接地平面系统,可提供最佳的整
体降噪性能。
6.3. 功率耗散考虑
正确的系统设计必须保证在整个负荷范围内 Si8220/21 在安全热限值内工作。 Si8220/21 的总功率耗散是偏压供电
电流、内切换损失以及用于负荷的功率等所耗散功率的总和,见公式 1。
2
2
P D =  V F   I F   Duty Cycle  +  V DD   I QOUT  +  C int   V DD   F  +  C L   V DD   F 
where:
其中:
PPD 是
Si8220 器件的合计功率耗散 (W)
D is the total Si8220 device power dissipation (W)
II F is是二极管电流
(20(10mA)
the diode current
mA max)
F
VF 是二极管阳极电压 (最大 2.8 V)
V F is the diode anode voltage (2.8 V max)
IQOUT 是驱动器最大偏压电流 (5 mA)
I
is the driver maximum bias curent (5 mA)
CQOUT
int 是内寄生电容 (370 pF)
is the internal parasitic (最大
capacitance
(370 pF)
24 V)
VCDDint 是驱动器侧供电电压
is the driver-side
FV DD
是切换频率
(Hz) supply voltage (24 V max)
F is the switching frequency (Hz)
公式 1.
Si8220/21 允许的最大功率耗散由封装热阻、大气温度和允许的最大结温度决定,如公式 2 所示。
T jmax – T A
P Dmax  -------------------------- ja
where:
其中:
PD
是 Si8220/21 最大功率耗散 (W)
P Dmax
 MAX  is the maximum allowable Si8220/21 power dissipation (W)
Tjmax 是 Si8220/21 最大结温度 (150 °C)
T
is the Si8220/21 maximum junction temperature (145 °C)
TAjmax
是大气温度 (°C)
theSi8220/21
ambient temperature
(°C) (125 °C/W)
A is是
结至空气热阻
0Tja
 j is the Si8220/21 package junction-to-air thermal resistance (125 °C/W)
公式 2.
PDmax、Tjmax、TA 和 ja 的替代值公式 2 可产生合计允许最大功率耗散 1.0 W。通过替代此限值和从第 4 页上的表 1
到 公 式 1 的 相 应 数 据 表 值 并 简 化 可 找 到 允 许 的 最 大 负 荷。 结 果 是 公 式 3,其 中 VF = 2.8 V、 IF = 10 mA 和
VDD = 18 V。
16
修订版 1.5
Si8220/21
–3
– 10
1.35  10
C L  max  = ------------------------------ – 1.85  10
F
where:
其中:
CL(max) 是切换频率 F 下允许的最大负荷 (pF)
C L  max  is the maximum load (pF) allowable at switching frequency F
公式 3.
公式 3 的图例见 图 13。 图中沿负荷线的每个点都代表相应切换频率下 CL 的封装耗散限值。
Load (pF)
10,000
1,000
100
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
Frequency (KHz)
图 13. 相对于切换频率的最大负荷
6.4. 输入电路设计
光电驱动器制造商一般推荐图 14 和 15 中所示电路。 这些电路专为改善光耦合器输入共模抑制和噪声抑制而设计。
OPTO DRIVER
Vdd
1 N/C
R1
2 ANODE
Control
Input
3 CATHODE
Open Drain or
Collector
4 N/C
图 14. 光电驱动器输入电路
修订版 1.5
17
Si8220/21
Vdd
OPTO DRIVER
1 N/C
2 ANODE
Control
Input
Q1
3 CATHODE
R1
4 N/C
图 15. 高 CMR 光电驱动器输入电路
图 14 的光耦合驱动器在控制输入处于高时打开 LED。 但是,从 LED 到供电和接地导体的内部电容性耦合可在阳极
和阴极输入处于高共模瞬态时,暂时强迫 LED 进入关闭状态。 图 15 中所示电路解决了此问题,它通过采用足够低
的 R1 值,使 LED 过度驱动,从而保证其在输入共模瞬态下仍保持打开。 Q1 在低输出状态下关闭 LED,再次提高
共模瞬态抑制。 在有些光电驱动器应用中,还建议在控制输入关闭以防止 LED 激励后产生耦合噪声时反向偏压
LED。
Si8220/21 可配合图 14 和 15 中的输入电路使用;但有些应用中要求提高 R1 值以将 IF 限制到最大 20 mA。
Si8220/21 传送延时和输出驱动不会对 IF(MIN) 和 IF(MAX) 之间的 IF 值发生改变。 新设计应考虑 图 16 输入电路的配
置,要比图 14 和 15 中的更有效。 如图所示,S1 代表任何合适的开关,例如 BJT 或 MOSFET、模拟传送门、处理
器 I/O 等。 另请注意, Si8220/21 输入可以由能够引入最小 5 mA 的任何 MCU 或 FPGA 的 I/O 端口驱动 (见
图 16C)。
+5V
R1
Control
Input
S1
+5V
Si8220/21
Control
Input
1
N/C
2
ANODE
3
CATHODE
4
N/C
1
N/C
2
ANODE
S1
See Text
3
R1
Si8220/21
Si8220/21
4
MCU I/O
Port pin
N/C
2
ANODE
3 CATHODE
CATHODE
R1
N/C
1
4 N/C
See Text
A
B
图 16. Si8220/21 其他输入电路配置
18
修订版 1.5
C
Si8220/21
6.5. Si8220/21 以及 HCPL-0302 和 HCPL-3120 光电驱动器间的参数差异
Si8220/21 的设计是为了直接替代 HCPL-3120 和类似的光电驱动器。 其参数差异总结于下面的表 10 中。
表 10. Si8220 和 HCPL-3120 的参数差异
参数
Si8220
HCPL-3120
单位
24
30
V
5 至 20
7 至 16
mA
OFF 状态输入电压
–0.6 至 +1.6
–0.3 至 +0.8
V
最大反向输入电压
0.5
–5
V
UVLO 阈值 (上升)
5.8 至 13.8
11.0 至 13.5
V
UVLO 阈值 (下降)
5.5 至 12.8
9.7 至 12.0
V
0.28 至 1
1.6
V
20
100
ns
最大供电电压
ON 状态正向输入电流
UVLO 滞后
串联 10 nF 时到 10  的上升 / 下降时间
表 11. Si8221 和 HCPL-0302 的参数差异
参数
Si8221
HCPL-0302
单位
24
30
V
5 至 20
7 至 16
mA
OFF 状态输入电压
–0.6 至 +1.6
–0.3 至 +0.8
V
最大反向输入电压
0.5
–5
V
UVLO 阈值 (上升)
5.8 至 13.8
11.0 至 13.5
V
UVLO 阈值 (下降)
5.5 至 12.8
9.7 至 12.0
V
0.28 至 1
1.6
V
20
100
ns
最大供电电压
ON 状态正向输入电流
UVLO 滞后
串联 10 nF 时到 10  的上升 / 下降时间
6.5.1. 供电电压和 UVLO
Si8220/21 的供电电压限于 24 V 而 UVLO 电压阈值与之成比例对应。光电替代设备的供电电压应限制为 24 V 或更
低。
6.5.2. 输入二极管差异
Si8220/21 输入电路要求比光电驱动器更小的电流和两倍的关闭状态噪声容限。 但过度驱动 LED 的高 CMR 光电驱
动器设计(见 图 15)可能要求提高 R1 值,以将输入电流限制到最大 20 mA。 另外,在关闭状态下将 Si8220/21 输
入二极管驱动到反向偏压也没有优势。 因此,采用此技术的光电驱动器电路应保持负偏压电路无元件或修改电路
(例如增加钳位二极管),以保证 Si8220/21 的阳极引脚在反向偏压时相对于阴极不高于 -0.8 V。
修订版 1.5
19
Si8220/21
7. 引脚概览 (窄体 SOIC)
NC
ANODE
CATHODE
NC
Si8220/21
8
1
7
2
6
3
5
4
VDD
VO
VO
VSS
Top View
图 17. 引脚配置
表 12. 引脚概览 (窄体 SOIC)
引脚
名称
说明
1
NC
无连接。
2
阳极
LED 仿真器的阳极。 VO 遵从相对于阴极输入应用到此输入上的信号。
3
阴极
LED 仿真器的阴极。 VO 遵从相对于阳极输入应用到此输入上的信号。
4
NC
无连接。
5
VSS
外部 MOSFET 源连接和 VDD 的接地参考。 此端子一般接地,但可连接到负电压或正电压。
6
VO
输出信号。 引脚 6 和 7 在内部连接。
7
VO
输出信号。 引脚 6 和 7 在内部连接。
8
VDD
相对于 VSS 的输出侧供电输入 (最大 24 V)。
* 注释 : 无连接。这些引脚未在内部连接。
20
修订版 1.5
Si8220/21
8. 引脚概览 (宽体 SOIC)
Si8220
CATHODE
NC
NC
ANODE
NC
NC
CATHODE
NC
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
VSS
VDD
NC
VO
NC
NC
NC
VSS
Top View
表 13. 引脚概览 (宽体 SOIC)
引脚
名称
说明
1,7
阴极
LED 仿真器的阴极。 VO 遵从相对于阳极输入应用到此输入上的信号。
2,3,5,6,8,
10,11,12,
14
NC*
无连接。
4
阳极
LED 仿真器的阳极。 VO 遵从相对于阴极输入应用到此输入上的信号。
9,16
VSS
外部 MOSFET 源连接和 VDD 的接地参考。此端子一般接地,但可连接到负电压或正电压。
13
VO
输出信号。
15
VDD
相对于 VSS 的输出侧供电输入 (最大 24 V)。
* 注释 : 无连接。这些引脚未在内部连接。
修订版 1.5
21
Si8220/21
9. 订购指南
表 14. Si8220/21 订购指南 *
订购选项
新订购 零件号
(OPN)
输入配置
Si8220BB-D-IS
光电输入
2.5 A
(HCPL-3120)
8 V,默认
Si8220CB-D-IS
光电输入
2.5 A
(HCPL-3120)
Si8220DB-D-IS
光电输入
Si8220BD-D-IS
峰值输出电流
(交叉引用)
UVLO 电压 绝缘额定值
温度范围
封装类型
2.5 kVrms
–40 至 +125 °C
SOIC-8
10 V
2.5 kVrms
–40 至 +125 °C
SOIC-8
2.5 A
(HCPL-3120)
12.5 V
2.5 kVrms
–40 至 +125 °C
SOIC-8
光电输入
2.5 A
(HCPL-3120)
8 V,默认
5.0 kVrms
–40 至 +125 °C
WB SOIC-16
Si8220CD-D-IS
光电输入
2.5 A
(HCPL-3120)
10 V
5.0 kVrms
–40 至 +125 °C
WB SOIC-16
Si8220DD-D-IS
光电输入
2.5 A
(HCPL-3120)
12.5 V
5.0 kVrms
–40 至 +125 °C
WB SOIC-16
Si8221CC-D-IS
光电输入
0.5 A
(HCPL-0302)
10 V
3.75 kVrms
–40 至 +125 °C
SOIC-8
Si8221DC-D-IS
光电输入
0.5 A
(HCPL-0302)
12.5 V
3.75 kVrms
–40 至 +125 °C
SOIC-8
* 注释 : 根据 JEDEC 行业标准分类和和峰值焊接温度,所有封装均符合 RoHS 要求,且峰值回熔温度为 260 °C。
所有设备均有 AEC Q100 认证。
可交换使用 “Si” 和 “SI”。
22
修订版 1.5
Si8220/21
10. 封装外形: 8 引脚窄体 SOIC
图 18 给出了 Si822x 的封装细节。 表 15 列出了图示中尺寸的值。

图 18. 8 引脚小外形集成电路 (SOIC) 封装
表 15. 封装示意图尺寸
符号
毫米
最低
最高
A
1.35
1.75
A1
0.10
0.25
A2
1.40 REF
1.55 REF
B
0.33
0.51
C
0.19
0.25
D
4.80
5.00
E
3.80
4.00
e
1.27 BSC
H
5.80
6.20
h
0.25
0.50
L
0.40
1.27

0
8
修订版 1.5
23
Si8220/21
11. 焊盘图案: 8 引脚窄体 SOIC
图 19 列出了推荐的 8 引脚窄体 SOIC 中 Si822x 的焊盘图案细节。表 表 16 列出了图示中尺寸的值。
图 19. PCB 焊盘图案: 8 引脚窄体 SOIC
表 16. PCM 焊盘图案尺寸 (8 引脚窄体 SOIC)
尺寸
特点
(mm)
C1
导热垫列间距
5.40
E
导热垫行间距
1.27
X1
导热垫宽
0.60
Y1
导热垫长
1.55
注释:
1. 此焊盘图案设计基于 IPC-7351 图案 SOIC127P600X173-8N,用于密度级 B (焊盘突出中值)。
2. 所有显示的尺寸为最大材料情况 (MMC) 下且假设有 0.05 mm 的板卡制造公差。
24
修订版 1.5
Si8220/21
12. 封装外形: 16 引脚宽体 SOIC
图 20 给出了 Si822x 数字隔离器的封装细节。 表 17 列出了图示中尺寸的值。
图 20. 16 引脚宽体 SOIC
修订版 1.5
25
Si8220/21
表 17. 封装图尺寸
尺寸
A
最小值
—
最大值
2.65
A1
0.10
0.30
A2
2.05
—
b
0.31
0.51
c
0.20
0.33
D
10.30 BSC
E
10.30 BSC
E1
7.50 BSC
e
1.27 BSC
L
0.40
1.27
h
0.25
0.75

0°
8°
aaa
—
0.10
bbb
—
0.33
ccc
—
0.10
ddd
—
0.25
eee
—
0.10
fff
—
0.20
注释:
1. 所示的所有尺寸均以毫米 (mm) 为单位,除非另有说明。
2. 尺寸和公差注法符合 ANSI Y14.5M-1994。
3. 此图符合 JEDEC Outline MS-013, Variation AA。
4. 推荐的回流曲线依据的是 JEDEC J-STD-020C 针对小型无铅部件的
规格。
26
修订版 1.5
Si8220/21
13. 焊盘图案:16 引脚宽体 SOIC
图 21 列出了推荐的 16 引脚宽体 SOIC 中 Si822x 的焊盘图案细节。 表 18 列出了图示中尺寸的值。
图 21. 16 引脚 SOIC 焊盘图案
表 18. 16 引脚宽体 SOIC 焊盘图案尺寸
尺寸
特点
(mm)
C1
导热垫列间距
9.40
E
导热垫行间距
1.27
X1
导热垫宽
0.60
Y1
导热垫长
1.90
注释:
1. 此焊盘图案设计基于 IPC-7351 图案 SOIC127P1032X265-16AN,用于密度级 B (焊盘突出中值)。
2. 所有显示的尺寸为最大材料情况 (MMC) 下且假设有 0.05 mm 的板卡制造公差。
修订版 1.5
27
Si8220/21
14. 顶部标记:16 引脚宽体 SOIC
Si82CIUV
YYWWTTTTTT
e4
TW
图 22. 16 引脚宽体 SOIC 顶部标记
表 19. 16 引脚宽体 SOIC 顶部标记说明
线路 1 标记:
线路 2 标记:
线路 3 标记:
28
Si82 = ISOdriver 产品系列
C = 输入配置
2 = 光电输入类型
基础零件号
I = 输出峰值电流
订购选项
0 = 2.5 A ; 1 = 0.5 A
(请参阅 “ 订购指南 ” 以获得更
U = UVLO 等级
多信息)
A = 5 V ; B = 8 V ; C = 10 V ; D = 12.5 V
V = 隔离额定值
A = 1 kV ; B = 2.5 kV ; C = 3.75 kV ; D = 5.0 kV
YY = 年份
WW = 工作周
由装配车间指定。与模具日期中的年份和工作周相对应。
TTTTTT = 制造代码
《装配采购单》中的制造代码。
圆形 = 直径 1.5 mm
( 居中对齐 )
“e4” 无铅符号
原产地
ISO 代码缩写
TW = 台湾
修订版 1.5
Si8220/21
15. 顶部标记:8 引脚窄体 SOIC
Si82CIUV
TTTTTT
e4 YYWW
图 23. 引脚窄体 SOIC 顶部标记
表 20. 引脚窄体 SOIC 顶部标记说明
线路 1 标记:
基础零件号
订购选项
(请参阅 “ 订购指南 ” 以获得更
多信息)
Si82 = ISOdriver 产品系列
C = 输入配置
2 = 光电输入类型
I = 输出峰值电流
0 = 2.5 A ; 1 = 0.5 A
U = UVLO 等级
A = 5 V ; B = 8 V ; C = 10 V ; D = 12.5 V
V = 隔离额定值
A = 1 kV ; B = 2.5 kV ; C = 3.75 kV ; D = 5.0 kV
线路 2 标记:
TTTTTT
由装配承包商指定的制造日期代码。
线路 3 标记:
圆形 = 直径 1.1 mm
左对齐
“e4” 无铅符号
修订版 1.5
29
Si8220/21
文档修改列表
修订版 0.22 至修订版 1.0
更新了表 2、 3、 4 和 5。
 更新了 “9. 订购指南 ” 。
 添加了 “ 器件标记 ” 部分。

修订版 1.0 至修订版 1.1






已更新第 9 页上的表 5。
已更新第 11 页上的表 8。
已删除文字解说和图 17。
已将第 21 页上的 “9. 订购指南 ”
中的所有封装更改为 MSL2A。
已更新 “12。封装外形:第 24 页上的
16 引脚宽体 SOIC。
更新了第 25 页上的 "12. 封装外形:16 引脚宽体 SOIC".
修订版 1.1 至修订版 1.2






更新了第 4 页上的表 1 中的 CMTI 规范。
更新了参见第 6 页上的图 1。
更新了参见第 6 页上的图 2。
添加了参见第 7 页上的图 3。
更新了第 10 页上的表 5。
在第 22 页上的表 14 中添加了 “ 注意 ”。
修订版 1.2 至修订版 1.3
全文增加了对 AEC-Q100 认证的引用。
 将所有对 60747-5-2 的引用更改为 60747-5-5。
 全文增加了对 CQC 的引用。
 删除了所有对湿度敏感水平的引用。

修订版 1.3 至修订版 1.4

更新了 表 14,订购部件号。
增加了修订版 D 订购零件号。
删除了之前修订版本的所有订购零件号。
修订版 1.4 至修订版 1.5
更新了第 8 页上的表 2。
添加了合规认证 (CQC) 号码。
 更新了第 9 页上的表 3。
更新了侵蚀深度规格。
 更新了第 12 页上的表 8。
将 IO 替换为峰值输出电流 IOPK。

在第
12 页上的表 8 中添加了 TJ 规格。
更新了参见第 17 页上的图 14。
更新了参见第 18 页上的图 15。
 更新了参见第 18 页上的图 16。
 更新了第 22 页上的 "9. 订购指南 "。
更新了 AEC-Q100 注意部分。


30
修订版 1.5
Si8220/21
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400 West Cesar Chavez
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修订版 1.5
31
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