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日本語参考資料
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統合DC/DCコンバータ
ADuM5010
データシート
機能ブロック図
isoPower 内蔵の絶縁型 DC/DC コンバータ
3.15 V～5.25 V のレギュレーション出力
出力電力: 最大 150 mW
沿面距離 5.3 mm の 20 ピン SSOP パッケージを採用
高温動作: 105℃
高い同相モード・トランジェント耐性: 25 kV/µs 以上
安全性規制の認定
UL 認定(申請中)
2,500 V rms、1 分間の UL 1577 規格に準拠
CSA Component Acceptance Notice #5A(申請中)
VDE 適合性認定(申請中)
DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10): 2006-12
VIORM = 560 V ピーク
ADuM5010
NC 1
20 NC
19 GNDISO
GNDP 2
NC 3
18 NC
NC 4
17
GNDP 5
GNDP 6
15
NC 7
PDIS 8
GNDISO
14 NC
PCS
13 VSEL
VDDP 9
GNDP 10
NC
16 GNDISO
1.25V 12 VISO
OSC
RECT
REG
11 GNDISO
10978-001
特長
図 1.
アプリケーション
電源スタートアップ・バイアスとゲート駆動
絶縁型センサー・インターフェース
工業用 PLC
概要
ADuM50101 は、絶縁型の統合 DC/DC コンバータです。アナロ
グ・デバイセズの iCoupler® 技術を採用したこの DC/DC コンバ
ータは、3.15 V～5.25 V の範囲で調整可能な出力電圧で、レギ
ュレーションされた絶縁型電力を供給します。入力電源電圧範
囲は、所要出力より少し低いレベルからかなり高いレベルまで
可能です。一般的な組み合わせとそれに対応する電力レベルを表
1 に示します。
表 1.電力レベル
Input Voltage (V)
Output Voltage (V)
Output Power (mW)
5
5
3.3
5
3.3
3.3
150
100
66
iCoupler チップ・スケール・トランス技術をロジック信号の絶縁
と DC/DC コンバータの磁気成分に使用しています。これにより、
小型の総合アイソレーション・ソリューションが実現されてい
ます。
isoPower では、トランスを介して電力を転送するために、高周
波スイッチング素子を使っています。プリント回路ボード(PCB)
のレイアウトでは、ノイズ放出規格を満たすように特別な注意
が必要です。ボード・レイアウトの推奨事項については、アプ
リケーション・ノート「AN-0971 ：isoPower デバイスでの EMI
放射制御についての推奨事項」を参照してください。
1
米国特許 5,952,849; 6,873,065; 6,903,578;7,075,329 により保護されています。その他の特許は申請中です。
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Rev. A
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本
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電話 06（6350）6868
ADuM5010
データシート
目次
特長 ......................................................................................................1
推奨動作条件 ................................................................................. 7
アプリケーション ..............................................................................1
絶対最大定格 ..................................................................................... 8
概要 ......................................................................................................1
ESD の注意 .................................................................................... 8
機能ブロック図 ..................................................................................1
ピン配置およびピン機能説明.......................................................... 9
改訂履歴 ..............................................................................................2
真理値表 ......................................................................................... 9
仕様 ......................................................................................................3
代表的な性能特性 ........................................................................... 10
電気的特性—5 V 1 次入力電源／5 V 2 次絶縁型電源 ................3
アプリケーション情報 ................................................................... 12
電気的特性—3.3 V 1 次入力電源／3.3 V 2 次絶縁型電源 ..........4
PCB レイアウト........................................................................... 12
電気的特性—5 V 1 次入力電源／3.3 V 2 次絶縁型電源 .............5
熱解析 ........................................................................................... 13
パッケージ特性 ..............................................................................6
EMI の注意事項 ........................................................................... 13
各種規制の認定 ..............................................................................6
絶縁寿命 ....................................................................................... 13
絶縁および安全性関連の仕様 ......................................................6
外形寸法 ........................................................................................... 14
DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)絶縁特性 .......................7
オーダー・ガイド ....................................................................... 14
改訂履歴
5/13—Rev. 0 to Rev. A
Changes to Table 16 ............................................................................. 9
10/12—Revision 0: Initial Version
Rev. A
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ADuM5010
データシート
仕様
電気的特性—5 V 1 次入力電源／5 V 2 次絶縁型電源
すべての typ 仕様は、TA = 25°C、VDDP = VISO = 5 V、VSEL 抵抗回路: R1 = 10 kΩ、R2 = 30.9 kΩ での値です。特に指定がない限り、最大／最
小規定値は全推奨動作範囲 4.5 V ≤ VDDP、VSEL、VISO ≤ 5.5 V、および−40°C ≤ TA ≤ +105°C に適用されます。特に指定がない限り、スイッ
チング規定値は、CL = 15 pF と CMOS 信号レベルでテストされます。
表 2.DC/DC コンバータの静的仕様
Parameter
Symbol
DC-TO-DC CONVERTER SUPPLY
Setpoint
Thermal Coefficient
Line Regulation
Load Regulation
Output Ripple
Output Noise
Switching Frequency
Pulse Width Modulation Frequency
Output Supply
Efficiency at IISO (MAX)
IDDP, No VISO Load
IDDP, Full VISO Load
Thermal Shutdown
Shutdown Temperature
Thermal Hysteresis
VISO
VISO (TC)
VISO (LINE)
VISO (LOAD)
VISO (RIP)
VISO (NOISE)
fOSC
fPWM
IISO (MAX)
IDD1 (Q)
IDD1 (MAX)
Min
Typ
5.0
−44
20
1.3
75
200
125
600
Max
3
30
29
6.8
104
12
154
10
Unit
Test Conditions/Comments
V
μV/°C
mV/V
%
mV p-p
mV p-p
MHz
kHz
mA
%
mA
mA
IISO = 15 mA, R1 = 10 kΩ, R2 = 30.9 kΩ
IISO = 15 mA, VDDP = 4.5 V to 5.5 V
IISO = 3 mA to 27 mA
20 MHz bandwidth, CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA
CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA
VISO > 4.5 V
IISO = 27 mA
°C
°C
表 3.入力／出力特性
Parameter
DC SPECIFICATIONS
Logic High Input Threshold
Logic Low Input Threshold
Undervoltage Lockout
Positive Going Threshold
Negative Going Threshold
Input Currents per Channel
Rev. A
Symbol
Min
VIH
VIL
0.7 VDDP
Typ
Max
Unit
0.3 VDDP
V
V
+10
V
V
µA
Test Conditions/Comments
VISO, VDDP supply
VUV+
VUV−
IPDIS
−10
2.7
2.4
+0.01
－ 3/14 －
0 V ≤ VPDIS ≤ VDDP
ADuM5010
データシート
電気的特性—3.3 V 1 次入力電源／3.3 V 2 次絶縁型電源
すべての typ 仕様は、TA = 25°C、VDDP = VISO = 3.3 V、VSEL 抵抗回路: R1 = 10 kΩ、R2 = 16.9 kΩ での値です。特に指定がない限り、最大／
最小規定値は全推奨動作範囲 3.0 V ≤ VDDP、VSEL、VISO ≤ 3.6 V、および−40°C ≤ TA ≤ +105°C に適用されます。特に指定がない限り、スイ
ッチング規定値は、CL = 15 pF と CMOS 信号レベルでテストされます。
表 4.DC/DC コンバータの静的仕様
Parameter
Symbol
DC-TO-DC CONVERTER SUPPLY
Setpoint
Thermal Coefficient
Line Regulation
Load Regulation
Output Ripple
Output Noise
Switching Frequency
Pulse Width Modulation Frequency
Output Supply
Efficiency at IISO (MAX)
IDD1, No VISO Load
IDD1, Full VISO Load
Thermal Shutdown
Shutdown Temperature
Thermal Hysteresis
VISO
VISO (TC)
VISO (LINE)
VISO (LOAD)
VISO (RIP)
VISO (NOISE)
fOSC
fPWM
IISO (MAX)
Min
Typ
3.3
−26
20
1.3
50
130
125
600
Max
3
20
IDD1 (Q)
IDD1 (MAX)
27
3.3
77
10.5
154
10
Unit
Test Conditions/Comments
V
μV/°C
mV/V
%
mV p-p
mV p-p
MHz
kHz
mA
%
mA
mA
IISO = 10 mA, R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
IISO = 20mA
IISO = 10 mA, VDDP = 3.0 V to 3.6 V
IISO = 2 mA to 18 mA
20 MHz bandwidth, CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 18 mA
CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 18 mA
3.6 V > VISO > 3 V
IISO = 18 mA
°C
°C
表 5.入力／出力特性
Parameter
DC SPECIFICATIONS
Logic High Input Threshold
Logic Low Input Threshold
Undervoltage Lockout
Positive Going Threshold
Negative Going Threshold
Input Currents per Channel
Rev. A
Symbol
Min
VIH
VIL
0.7 VDDP
Typ
Max
Unit
0.3 VDDP
V
V
+10
V
V
µA
Test Conditions/Comments
VDDP supply
VUV+
VUV−
IPDIS
−10
2.7
2.4
+0.01
－ 4/14 －
0 V ≤ VPDIS ≤ VDDP
ADuM5010
データシート
電気的特性—5 V 1 次入力電源／3.3 V 2 次絶縁型電源
すべての typ 仕様は、TA = 25°C、VDDP = 5.0 V、VISO = 3.3 V、VSEL 抵抗回路: R1 = 10 kΩ、R2 = 16.9 kΩ での値です。特に指定がない限り、
最大／最小規定値は全推奨動作範囲 4.5 V ≤ VDDP ≤ 5.5 V、3.0 V ≤ VISO ≤ 3.6 V、および−40°C ≤ TA ≤ +105°C に適用されます。特に指定がな
い限り、スイッチング規定値は、CL = 15 pF と CMOS 信号レベルでテストされます。
表 6.DC/DC コンバータの静的仕様
Parameter
Symbol
DC-TO-DC CONVERTER SUPPLY
Setpoint
Thermal Coefficient
Line Regulation
Load Regulation
Output Ripple
Output Noise
Switching Frequency
Pulse Width Modulation Frequency
Output Supply
Efficiency at IISO (MAX)
IDD1, No VISO Load
IDD1, Full VISO Load
Thermal Shutdown
Shutdown Temperature
Thermal Hysteresis
VISO
VISO (TC)
VISO (LINE)
VISO (LOAD)
VISO (RIP)
VISO (NOISE)
fOSC
fPWM
IISO (MAX)
Min
Typ
3.3
−26
20
1.3
50
130
125
600
Max
3
30
IDD1 (Q)
IDD1 (MAX)
24
3.2
85
8
154
10
Unit
Test Conditions/Comments
V
μV/°C
mV/V
%
mV p-p
mV p-p
MHz
kHz
mA
%
mA
mA
IISO = 15 mA, R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
IISO = 15 mA, VDD1 = 4.5 V to 5.5 V
IISO = 3 mA to 27 mA
20 MHz bandwidth, CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA
CBO = 0.1 µF||10 µF, IISO = 27 mA
3.6 V > VISO > 3 V
IISO = 27 mA
°C
°C
表 7.入力／出力特性
Parameter
DC SPECIFICATIONS
Logic High Input Threshold
Logic Low Input Threshold
Undervoltage Lockout
Positive Going Threshold
Negative Going Threshold
Input Currents per Channel
Rev. A
Symbol
Min
VIH
VIL
0.7 VDDP
Typ
Max
Unit
0.3 VDDP
V
V
+10
V
V
µA
Test Conditions/Comments
VISO, VDDP supply
VUV+
VUV−
IPDIS
−10
2.7
2.4
+0.01
－ 5/14 －
0 V ≤ VPDIS ≤ VDDP
ADuM5010
データシート
パッケージ特性
表 8.熱特性およびアイソレーション特性
Parameter
Symbol
Resistance (Input to Output)1
Capacitance (Input to Output)1
Input Capacitance2
IC Junction-to-Ambient Thermal Resistance
RI-O
CI-O
CI
θJA
Min
Typ
Max
1012
2.2
4.0
50
Unit
Ω
pF
pF
°C/W
Test Conditions/Comments
f = 1 MHz
Thermocouple located at center of package underside,
test conducted on 4-layer board with thin traces3
1
デバイスは 2 端子デバイスと見なします。 すなわち、ピン 1～ピン 10 を相互に接続し、ピン 11～ピン 20 を相互に接続します。
2
入力容量は任意の入力データ・ピンとグラウンド間。
3
熱モデルの定義については熱解析のセクションを参照してください。
各種規制の認定
表 9.
UL (Pending)1
CSA (Pending)
VDE (Pending)2
Recognized under 1577 component
recognition program1
Single protection, 2500 V rms
isolation voltage
Approved under CSA Component
Acceptance Notice #5A
Basic insulation per CSA 60950-1-03
and IEC 60950-1, 400 V rms (565 V peak)
maximum working voltage
File 205078
Certified according to DIN V VDE V 0884-10
(VDE V 0884-10):2006-122
Reinforced insulation, 560 V peak
File E214100
File 2471900-4880-0001
1
UL1577 に従い、絶縁テスト電圧 3,000 V rms 以上を 1 秒間加えて各 ADuM5010 を確認テストします(リーク電流検出規定値 = 10µA)。
2
DIN V VDE V 0884-10 に従い、ADuM5010 に 1,590 Vpeak 以上の絶縁テスト電圧を 1 秒間加えることによりテストして保証されています(部分放電の検出規定値＝5 pC)。
(*)マーク付のブランドは、DIN V VDE V 0884-10 認定製品を表します。
絶縁および安全性関連の仕様
表 10.安全性に関係する重要寸法と材質
Parameter
Symbol
Value
Unit
Test Conditions/Comments
Rated Dielectric Insulation Voltage
Minimum External Air Gap (Clearance)
L(I01)
2500
5.3
V rms
mm
Minimum External Tracking (Creepage)
L(I02)
5.3
mm
Minimum Internal Gap (Internal Clearance)
Tracking Resistance (Comparative Tracking Index)
Isolation Group
CTI
0.022 min
>400
II
mm
V
1-minute duration
Measured from input terminals to output terminals,
shortest distance through air
Measured from input terminals to output terminals,
shortest distance path along body
Distance through insulation
DIN IEC 112/VDE 0303, Part 1
Material group (DIN VDE 0110, 1/89, Table 1)
Rev. A
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ADuM5010
データシート
DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)絶縁特性
これらのアイソレータは、安全性制限値データ以内でのみ強化された電気的アイソレーションを満たします。安全性データの維持は、保
護回路を使って確実にする必要があります。パッケージに(*)マークが付いたブランドは、DIN V VDE V 0884-10 認定製品を表します。
表 11.VDE 特性
Description
Installation Classification per DIN VDE 0110
For Rated Mains Voltage ≤ 150 V rms
For Rated Mains Voltage ≤ 300 V rms
For Rated Mains Voltage ≤ 400 V rms
Climatic Classification
Pollution Degree per DIN VDE 0110, Table 1
Maximum Working Insulation Voltage
Input-to-Output Test Voltage, Method b1
Test Conditions/Comments
VIORM × 1.875 = Vpd(m), 100% production test,
tini = tm = 1 sec, partial discharge < 5 pC
Input-to-Output Test Voltage, Method a
After Environmental Tests Subgroup 1
VIORM × 1.5 = Vpd(m), tini = 60 sec, tm = 10 sec,
partial discharge < 5 pC
VIORM × 1.2 = Vpd(m), tini = 60 sec, tm = 10 sec,
partial discharge < 5 pC
After Input and/or Safety Test Subgroup 2
and Subgroup 3
Highest Allowable Overvoltage
Surge Isolation Voltage
Safety Limiting Values
Case Temperature
Safety Total Dissipated Power
Insulation Resistance at TS
VIOSM(TEST) = 10 kV, 1.2 µs rise time, 50 µs, 50% fall time
Maximum value allowed in the event of a failure
(see Figure 2)
VIO = 500 V
Symbol
Characteristic
Unit
VIORM
Vpd(m)
I to IV
I to III
I to II
40/105/21
2
560
1050
V peak
V peak
Vpd(m)
840
V peak
Vpd(m)
672
V peak
VIOTM
VIOSM
3535
4000
V peak
V peak
TS
IS1
RS
150
2.5
>109
°C
W
Ω
3.0
SAFE LIMITING POWER (W)
2.5
2.0
1.5
1.0
0
0
50
100
150
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
200
10978-002
0.5
図 2.温度ディレーティング・カーブ、DIN V VDE V 0884-10 による安全な規定値のケース温度に対する依存性
推奨動作条件
表 12.
Parameter
Symbol
Min
Max
Unit
Operating Temperature1
Supply Voltages2
VDD1 at VSEL = 0 V
VDD1 at VSEL = VISO
TA
−40
+105
°C
VDD
3.0
4.5
5.5
5.5
V
V
1
105°C での動作には、表 13 エラー! ブックマーク名が指定されていません。に規定するように最大負荷電流の削減が必要です。
2
各電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。
Rev. A
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ADuM5010
データシート
絶対最大定格
特に指定のない限り、周囲温度は 25 °C です。
上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒
久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格
の規定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクシ
ョンに記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは
ありません。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバ
イスの信頼性に影響を与えます。
表 13.
Parameter
Storage Temperature (TST)
Ambient Operating Temperature (TA)
Supply Voltages (VDDP, VISO)1
VISO Supply Current2
TA = −40°C to +105°C
Input Voltage (PDIS, VSEL)1, 3
Common-Mode Transients4
Rating
−55°C to +150°C
−40°C to +105°C
−0.5 V to +7.0 V
表 14.50 年の最小寿命をサポートする最大連続動作電圧 1
30 mA
−0.5 V to VDD + 0.5 V
−100 kV/µs to +100 kV/µs
すべての電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。
VISO は VISO I/O チャンネルの DC 負荷とダイナミック負荷に電流を供給しま
す。 総合 VISO 電源電流を求めるときは、この電流を含める必要があります。
VDD は、入力がデバイスの 1 次側または 2 次側のいずれにあるかに応じてそ
れぞれ VDDP または VISO とすることができます。
絶縁障壁にまたがる同相モード過渡電圧を表します。 絶対最大定格を超え
る同相モード過渡電圧は、ラッチアップまたは永久故障の原因になります。
Parameter
Max
Unit
AC Voltage
Bipolar Waveform
560
V peak
560
V peak
560
V peak
Unipolar Waveform
DC Voltage
|DC Peak Voltage|
1
Applicable
Certification
All certifications,
50-year operation
アイソレーション障壁に加わる連続電圧の大きさを意味します。詳細につい
ては、絶縁寿命のセクションを参照してください。
ESD の注意
ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスで
す。電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、検知さ
れないまま放電することがあります。本製品は当社
独自の特許技術である ESD 保護回路を内蔵してはい
ますが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被っ
た場合、損傷を生じる可能性があります。したがっ
て、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対
する適切な予防措置を講じることをお勧めします。
Rev. A
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ADuM5010
データシート
ピン配置およびピン機能説明
NC 1
20 NC
GNDP 2
19 GNDISO
NC 3
18
NC 4
17 NC
GNDP 6
ADuM5010
TOP VIEW
(Not to Scale)
NC 7
16 GNDISO
15
GNDISO
14 NC
PDIS 8
13 VSEL
VDDP 9
12
GNDP 10
VISO
11 GNDISO
NOTES
1. PINS LABELED NC CAN BE ALLOWED
TO FLOAT, BUT IT IS BETTER TO
CONNECT THESE PINS TO GROUND.
AVOID ROUTING HIGH SPEED SIGNALS
THROUGH THESE PINS BECAUSE NOISE
COUPLING MAY RESULT.
10978-003
GNDP 5
NC
図 3.ピン配置
表 15.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1、3、4、7、
14、17、18、
20
NC
このピンは内部で接続されていません (図 3 参照)。
2、5、6、10
GNDP
グラウンド 1。アイソレータ 1 次側のグラウンド基準。ピン 2 とピン 10 は内部で接続されているため、両ピンを共通グ
ラウンドへ接続することが推奨されます。
8
PDIS
電源ディスエーブル。このピンを GNDP に接続すると、電力コンバータがアクティブになり、ハイ・レベル電圧を
入力すると、電源は低消費電力のスタンバイ・モードになります。
9
VDDP
1 次側電源電圧、3.0 V～5.5 V。
11、15、16、
19
GNDISO
アイソレータ・サイド 2 のグラウンド基準。ピン 19 とピン 11 は内部で接続されているため、両ピンを共通グラウンド
へ接続することが推奨されます。
12
VISO
外部負荷に対する 2 次側電源電圧出力。VSEL に接続する分圧器に応じて 3.15 V～5.5 V が可能。
13
VSEL
出力電圧セレクト入力。VISO～GNDISO のこのピンに分圧器を接続して、VISO 値を決定します。式 1 を参照してくださ
い。
真理値表
表 16.真理値表(正論理)
VDDP (V)
VSEL Input
PDIS Input
VISO Output (V)
5
R1 = 10 kΩ, R2 = 30.9 kΩ
Low
5
5
R1 = 10 kΩ, R2 = 30.9 kΩ
High
0
3.3
R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
Low
3.3
3.3
R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
High
0
5
R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
Low
3.3
5
R1 = 10 kΩ, R2 = 16.9 kΩ
High
0
3.3
3.3
R1 = 10 kΩ, R2 = 30.9 kΩ
R1 = 10 kΩ, R2 = 30.9 kΩ
Low
High
5
0
Rev. A
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Notes
Configuration not recommended
ADuM5010
データシート
代表的な性能特性
2.0
35
0.50
IDDP
POWER DISSIPATION
1.8
0.45
25
20
VDDP = 5V/VISO = 5V
VDDP = 5V/VISO = 3.3V
VDDP = 3.3V/VISO = 3.3V
15
10
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
IDDP CURRENT (A)
POWER DISSIPATION (W)
EFFICIENCY (%)
30
5
0.02
0.04
0.06
0.08
0
3.0
LOAD CURRENT (A)
図 4.5 V/5 V、5 V/3.3 V、3.3 V/3.3 V での電源効率
3.5
4.0
4.5
5.0
VDDP INPUT VOLTAGE (V)
5.5
0
6.0
10978-007
0
10978-004
0
図 7.VDDP 電源電圧対短絡入力電流および電力
VISO (100mV/DIV)
450
350
300
250
200
150
90% LOAD
100
VDDP = 5V/VISO = 5V
VDDP = 5V/VISO = 3.3V
VDDP = 3.3V/VISO = 3.3V
10% LOAD
0
0
10
20
30
40
IISO (mA)
10978-008
50
10978-005
POWER DISSIPATION (mW)
400
(1ms/DIV)
図 8.VISO 過渡負荷応答
5 V 出力、10%→90% の負荷ステップ
図 5.IISO 対総合消費電力
VISO (100mV/DIV)
35
30
IISO (mA)
25
20
15
90% LOAD
10
VDDP = 5V/VISO = 5V
VDDP = 5V/VISO = 3.3V
VDDP = 3.3V/VISO = 3.3V
0
25
50
75
100
IDDP (mA)
(1ms/DIV)
図 9.過渡負荷応答
3.3 V 入力、3.3 V 出力、10%→90% 負荷ステップ
図 6.5 V/5 V、5 V/3.3 V、3.3 V/3.3 V での
外部負荷の関数としての絶縁型出力電源電流 IISO
Rev. A
10978-009
0
10% LOAD
10978-006
5
－ 10/14 －
ADuM5010
データシート
VISO (100mV/DIV)
5.0
4.0
3.5
3.0
30mA LOAD
20mA LOAD
10mA LOAD
10978-010
2.5
(1ms/DIV)
2.0
3.0
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
図 10.過渡負荷応答
5 V 入力、3.3 V 出力、10%→90% 負荷ステップ
図 13.PWM デューティ・ファクタ 80%以上を維持する負荷条
件での出力電圧と所要入力電圧との関係
4.970
500
450
POWER DISSIPATION (mW)
4.965
4.960
VISO (V)
3.5
10978-113
MINIMUM INPUT VOLTAGE (V)
4.5
4.955
4.950
400
350
300
250
VDDP = 5V/VISO = 5V
200
VDDP = 5V/VISO = 3.3V
4.945
1
2
3
4
TIME (µs)
100
–40
図 11.90% 負荷での VISO = 5 V 出力電圧リップル
–20
0
20
40
60
80
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
100
120
10978-114
0
10978-011
4.940
120
10978-115
150
図 14.消費電力の温度特性、30 mA 負荷
3.280
500
450
POWER DISSIPATION (mW)
VISO (V)
3.278
3.276
3.274
VDDP = 5V/VISO = 5V
VDDP = 3.3V/VISO = 3.3V
VDDP = 5V/VISO = 3.3V
400
350
300
250
200
3.272
150
0
1
2
3
4
TIME (µs)
100
–40
10978-012
3.270
図 12.90% 負荷での VISO = 3.3 V 出力電圧リップル
Rev. A
–20
0
20
40
60
80
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
100
図 15.消費電力の温度特性、20 mA 負荷
－ 11/14 －
ADuM5010
データシート
アプリケーション情報

PDIS
8
VDDP
10µF
13
12
ここで、
R1 は VSEL と GNDISO の間の抵抗。
R2 は、VSEL と VISO の間の抵抗。
11
一般に、ADuM5010 の消費電力は室温と最大温度の間で約 17%
大きくなるため、20%の PWM マージンで温度変動をカバーし
ます。
ADuM5010 は、1 次側と 2 次側の I/O ピン、および VDDP 電源入
力にヒステリシスを持つ低電圧ロックアウト (UVLO)機能を内
蔵しています。この機能により、ノイズの多い入力電源または
低速パワーオン・ランプ・レートによりコンバータが発振しな
いようになっています。
GNDP
0.1µF
9
10
図 16.VDDP のバイアス部品とバイパス部品
(1)
出力電圧は連続的に調整可能であるため、動作状態は無限にあ
ります。このデータシートでは仕様の表に示す 3 つの動作状態
について説明します。入力電圧と出力電圧の多くの組み合わせ
が可能です。図 13 に、室温でサポートしている電圧の組み合わ
せを示します。図 13 は、VISO を固定し、PWM デューティ・サ
イクルが 80%になるまで入力電圧を下げて取得した図です。各
カーブは、この条件での動作に必要な最小入力電圧を表します。
例えば、5 V で 30 mA の出力電流が必要な場合、VDDP での最小
入力電圧は 4.25 V となります。図 13 に、VDDP = 3.3 V 入力と
VISO = 5 V の構成が推奨されない理由も示します。出力電流 10
mA の場合でも、PWM は 80% 以下のデューティ・ファクタを
維持できないため、負荷または温度の変動をサポートする余裕
がありません。
+
VSEL
30kΩ
VISO
GNDISO
0.1µF
10kΩ
10µF
+
10978-014

isoPower 入力には、電源を効果的にバイパスし、出力電圧を設
定し、コア電圧レギュレータをバイパスするために複数の受動
部品が必要です(図 16～図 18 参照)。
10978-013
ADuM5010 の DC/DC コンバータ・セクションは、現代の電源
デザインで広く採用されている原理に基づいて動作します。こ
れは、絶縁型パルス幅変調 (PWM) 帰還を持つスプリット・コ
ントローラ・アーキテクチャになっています。VDDP 電源は、チ
ップ・スケールの中空トランスへ流れる電流をスイッチする発
振回路に電源を供給します。2 次側に転送される電力は、整流
され、さらに外付け分圧器による設定に応じて 3.15 V～5.25 V
の値にレギュレーションされます(式 1 参照)。2 次側 (VISO) のコ
ントローラは、専用 iCoupler データ・チャンネルを使って 1 次
側 (VDDP) へ送られる PWM 制御信号を発生することにより出力
を安定化します。PWM では発振器回路を変調して、2 次側へ送
られる電源を制御します。帰還の使用により、非常に高い電力
と効率が可能になっています。
図 17.VISO のバイアス部品とバイパス部品
ADuM5010 の電源セクションでは、125 MHz の発振器を使って、
チップ・スケール・トランスを介して効率良く電力を供給して
います。バイパス・コンデンサは複数の機能を持つため、慎重
に選択する必要があります。ノイズの抑圧には、低インダクタ
ンス高周波のコンデンサが必要です。リップル抑圧と適切なレ
ギュレーションには大きな値のバルク・コンデンサが必要です。
これらのコンデンサは VDDP についてはピン 9 とピン 10 の間に、
VISO についてはピン 11 とピン 12 の間に、それぞれ接続するの
が便利です。ノイズとリップルを抑圧するときは、少なくとも
2 個のコンデンサの並列組み合わせが必要です。VDD1 の推奨コ
ンデンサ値は、0.1 µF と 10 µF です。これより小さいコンデン
サでは、ESR が小さい必要があります。例えば、NPO または
X5R セラミック・コンデンサの使用が推奨されます。10 mF の
バルク容量としては、セラミック・コンデンサも推奨されます。
EMI/EMC 制御をさらに強化するときは、並列に 10 nF コンデン
サを追加接続することができます。
低 ESR コンデンサの両端と入力電源ピンとの間の合計リード長
は 2 mm 以下にする必要があります。
GNDISO
GNDP
PCB レイアウト
ADuM5010 デジタル・アイソレータには 0.15 W の isoPower
DC/DC コンバータが内蔵されているため、ロジック・インター
フェース用の外付けインターフェース回路は不要です。ESR の
小さいコンデンサによる電源バイパスをチップ・パッドのでき
るだけ近くに設けることが必要です。
PDIS
VSEL
VDDP
VISO
GNDP
GNDISO
BYPASS < 2mm
10978-015
ADuM5010
図 18.推奨 PCB レイアウト
大きな同相モード過渡電圧が存在するアプリケーションでは、
すべての混入がデバイス側のすべてのピンで等しく生じるよう
にボード・レイアウトをデザインしてください。この注意を怠
ると、ピン間で発生する電位差が表 13 に規定するデバイスの絶
対最大定格を超えてしまい、ラッチアップまたは恒久的な損傷
が発生することがあります。
Rev. A
－ 12/14 －
ADuM5010
データシート
熱解析
動作電圧で動作させると、早期絶縁故障が発生します。
ADuM5010 は、分割されたリード・フレームに取り付けられた
2 個の内部チップ (2 個のチップはパドルに接続)から構成されて
います。熱解析のため、チップを 1 つのサーマル・ユニットと
して扱います。最高ジャンクション温度は、表 8 の θJA を反映し
ています。θJA 値は、細いパターンを持つ JEDEC 標準 4 層ボー
ド上にデバイスを実装して自然空冷の下で測定します。通常の
動作では、ADuM5010 はフル負荷で、フル温度範囲で出力電流
の低下なしに動作します。
ADuM5010 の絶縁寿命は、アイソレーション障壁に加えられる
電圧波形のタイプに依存します。iCoupler 絶縁構造の性能は、
波形がバイポーラ AC、ユニポーラ AC、DC のいずれであるか
に応じて、異なるレートで低下します。図 19、図 20、図 21 に、
これらの様々なアイソレーション電圧波形を示します。
デバイスの消費電力は、スイッチング素子と整流素子の特性に
起因して周囲温度とともに変化します。図 14 と図 15 に、2 つ
の負荷条件と周囲温度の間での総合消費電力の関係を示します。
この情報を使つて種々の動作条件でのジャンクション温度を求
めると、デバイスで不測のサーマル・シャットダウンが発生し
ないようにすることができます。
ユニポーラ AC またはユニポーラ DC 電圧の場合、絶縁に加わ
るストレスは大幅に少なくなります。このために高い動作電圧
での動作が可能になり、さらに 50 年のサービス寿命を実現する
ことができます。表 14 に示す動作電圧は、ユニポーラ AC 電圧
またはユニポーラ DC 電圧のケースに適合する場合、50 年最小
寿命に適用することができます。図 20 または図 21 に適合しな
い絶縁電圧波形は、バイポーラ AC 波形として扱う必要があり、
ピーク電圧は表 14 に示す 50 年寿命電圧値に制限する必要があ
ります。
RATED PEAK VOLTAGE
10978-016
ADuM5010 の DC/DC コンバータ・セクションは、小型のトラ
ンスを経由して効率良い電力転送を行うため、非常に高い周波
数で動作する必要があります。このため高周波電流が発生して
回路ボード・グラウンドと電源プレーンに混入して、エッジ放射
とダイポール放射が発生します。これらのデバイスを使用する
アプリケーションでは接地した筺体の使用が推奨されます。接地
した筺体を使用できない場合は、 RF デザイン技術を採用した
PCB レイアウトを行う必要があります。ADuM5010 の最新の
PCB レイアウト推奨事項については、www.analog.com のアプリケ
ーション・ノート「AN-0971 ：isoPower デバイスでの EMI 放射
制御についての推奨事項」を参照してください。
0V
図 19.バイポーラ AC 波形
RATED PEAK VOLTAGE
10978-017
EMI の注意事項
バイポーラ AC 電圧は最も厳しい環境です。AC バイポーラ条件
での 50 年動作寿命から、アナログ・デバイセズが推奨する最大
動作電圧が決定されています。
0V
絶縁寿命
図 20.DC 波形
定格連続動作電圧より高い電圧レベルを使った加速寿命テスト
を実施しています。複数の動作条件に対して加速ファクタを定
めて、実際の動作電圧での故障までの時間を計算できるように
しています。表 14 に、複数の動作条件での 50 年サービス寿命
に対するピーク電圧の一覧を示します。多くのケースで、当局
のテストにより認定された動作電圧は 50 年サービス寿命の電圧
より高くなっています。記載されたサービス寿命電圧より高い
Rev. A
－ 13/14 －
RATED PEAK VOLTAGE
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.
図 21.ユニポーラ AC 波形
10978-018
すべての絶縁構造は、十分長い時間電圧ストレスを受けるとブレ
ークダウンします。絶縁性能の低下率は、絶縁に加えられる電
圧波形の特性に依存します。アナログ・デバイセズは、広範囲
なセットの評価を実施して ADuM5010 の絶縁構造の寿命を測定
しています。
ADuM5010
データシート
外形寸法
7.50
7.20
6.90
20
11
5.60
5.30
5.00
1
8.20
7.80
7.40
10
0.65 BSC
0.38
0.22
8°
4°
0°
SEATING
PLANE
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-150-AE
0.95
0.75
0.55
060106-A
0.05 MIN
COPLANARITY
0.10
0.25
0.09
1.85
1.75
1.65
2.00 MAX
図 22.20 ピン・シュリンク・スモール・アウトライン・パッケージ[SSOP]
(RS-20)
寸法: mm
オーダー・ガイド
Model1, 2
Temperature Range
Package Description
Package Option
ADuM5010ARSZ
ADuM5010ARSZ-RL7
−40°C to +105°C
−40°C to +105°C
20-Lead SSOP
20-Lead SSOP
RS-20
RS-20
1
テープとリールを提供しています。 "RL"サフィックスを追加すると、7 インチのテープおよびリール・オプションが指定されます。
2
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. A
－ 14/14 －