絶縁型DC/DCコンバータ内蔵の 信号と電源を絶縁したCANトランシーバ ADM3053 概要 特長 ADM3053 は、絶縁型 DC/DC コンバータを内蔵する絶縁型コント ローラ・エリア・ネットワーク (CAN) 物理層トランシーバです。 ADM3053 は ISO 11898 規格に準拠しています。 2.5 kV rms 信号と電源を絶縁した CAN トランシーバ isoPower 内蔵の絶縁型 DC/DC コンバータ VCC: 5 V 動作 VIO: 5 V または 3.3 V 動作 ISO 11898 規格に準拠 高速データレート: 最大 1 Mbps バス動作を乱さない電源未接続ノード 110 ノード以上をバスに接続可能 スロープ制御による EMI 削減 サーマル・シャットダウン保護機能を内蔵 同相モード・トランジェント耐性: 25 kV/µs 以上 安全性規定の認定(申請中) UL 認定済み 2500 V rms、1 分間の UL 1577 規格に準拠 VDE の適合性認定済み DIN EN 60747-5-2 (VDE 0884 Rev.2): 2003-01 工業用動作温度範囲 (−40°C～+85°C) ワイド・ボディ 20 ピン SOIC パッケージを採用 このデバイスはアナログ・デバイセズの iCoupler®技術を採用して、 2 チャンネル・アイソレータ、CAN トランシーバ、アナログ・デ バイセズの isoPower DC/DC コンバータを 1 個の SOIC 表面実装パ ッケージに組込んだものです。内蔵発振器は一対の方形波を出力 し、これらの出力が内部トランスを駆動して絶縁型電源を提供し ます。このデバイスは 5 V 単電源で動作し、完全な絶縁型 CAN ソ リューションを実現します。 ADM3053 は、CAN プロトコル・コントローラと物理層バスとの 間で絶縁型インターフェースを構成し、最大 1 Mbps のデータレ ートで動作することができます。 このデバイスは、出力の短絡に対して保護する電流制限機能とサ ーマル・シャットダウン機能を内蔵しています。このデバイスは 工業温度範囲仕様であり、20 ピンのワイド・ボディ SOIC パッケ ージを採用しています。 ADM3053 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う isoPower 技術を採用しています。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・レイアウトの詳細について は、アプリケーション・ノート AN-0971 「isoPower デバイスでの 電磁放射の制御」を参照してください。 アプリケーション CAN データ・バス 工業用ネットワーク 機能ブロック図 図 1. Rev. 0 アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に 関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、 アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様 は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有に属します。 ※日本語データシートは REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 ©2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 本 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 新大阪トラストタワー 電話 06（6350）6868 ADM3053 目次 特長 ...................................................................................................... 1 テスト回路 ........................................................................................12 アプリケーション .............................................................................. 1 回路説明 ............................................................................................13 概要 ...................................................................................................... 1 CAN トランシーバの動作 ...........................................................13 機能ブロック図 .................................................................................. 1 信号アイソレーション ................................................................13 改訂履歴 .............................................................................................. 2 電源アイソレーション ................................................................13 仕様 ...................................................................................................... 3 真理値表 ........................................................................................13 タイミング仕様 .............................................................................. 4 サーマル・シャットダウン.........................................................13 スイッチング特性 .......................................................................... 4 DC 精度と磁界耐性.........................................................................13 適用規格 .......................................................................................... 5 アプリケーション情報 ....................................................................15 絶縁および安全性関連の仕様 ...................................................... 5 PCB レイアウト ............................................................................15 VDE 0884 絶縁特性 (申請中) ......................................................... 6 EMI の注意事項 ............................................................................15 絶対最大定格 ...................................................................................... 7 絶縁寿命 ........................................................................................15 ESD の注意...................................................................................... 7 代表的なアプリケーション.............................................................17 ピン配置およびピン機能説明 .......................................................... 8 外形寸法 ............................................................................................18 代表的な性能特性 .............................................................................. 9 オーダー・ガイド ........................................................................18 改訂履歴 5/11—Revision 0: Initial Version Rev. 0 － 2/18 － ADM3053 仕様 すべての電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。4.5 ≤ VCC ≤ 5.5 V; 3.0 V ≤ VIO ≤ 5.5 V。特に指定のない限り、すべての最小/最大仕 様は推奨動作範囲に適用。特に指定のない限り、すべての typ 仕様は、TA = 25°C、VCC = 5 V、VIO = 5 V で規定します。 表 1. Parameter Symbol SUPPLY CURRENT Logic Side isoPower Current Recessive State Dominant State TxD/RxD Data Rate 1 Mbps Logic Side iCoupler Current TxD/RxD Data Rate 1 Mbps DRIVER Logic Inputs Input Voltage High Input Voltage Low CMOS Logic Input Currents Differential Outputs Recessive Bus Voltage VIH VIL IIH, IIL 0.7 VIO Short-Circuit Current, CANH VCANL, VCANH VCANH VCANL VOD VOD ISCCANH Short-Circuit Current, CANL ISCCANL CANH Output Voltage CANL Output Voltage Differential Output Voltage Min Typ Max Unit Test Conditions ICC ICC ICC 29 195 139 36 232 170 mA mA mA RL = 60 Ω, RS = low, see Figure 25 RL = 60 Ω, RS = low, see Figure 25 RL = 60 Ω, RS = low, see Figure 25 IIO 1.6 2.5 mA 0.25 VIO 500 V V µA Output recessive Output dominant TxD 2.0 3.0 V TxD = high, RL = ∞, see Figure 22 2.75 0.5 1.5 −500 4.5 2.0 3.0 +50 −200 200 V V V mV mA mA mA TxD = low, see Figure 22 TxD = low, see Figure 22 TxD = low, RL = 45 Ω, see Figure 22 TxD = high, RL = ∞, see Figure 22 VCANH = −5 V VCANH = −36 V VCANL = 36 V −7 V < VCANL, VCANH < +12 V, see Figure 23, CL = 15 pF −7 V < VCANL, VCANH < +12 V, see Figure 23, CL = 15 pF See Figure 3 −100 RECEIVER Differential Inputs Differential Input Voltage Recessive VIDR −1.0 +0.5 V Differential Input Voltage Dominant VIDD 0.9 5.0 V VHYS RIN RDIFF 5 20 25 100 mV kΩ kΩ VOL VOH IOS VIO − 0.3 7 VREF 2.025 Input Voltage Hysteresis CANH, CANL Input Resistance Differential Input Resistance Logic Outputs Output Low Voltage Output High Voltage Short Circuit Current VOLTAGE REFERENCE Reference Output Voltage COMMON-MODE TRANSIENT IMMUNITY1 SLOPE CONTROL Current for Slope Control Mode Slope Control Mode Voltage 1 150 0.2 VIO − 0.2 0.4 85 V V mA IOUT = 1.5 mA IOUT = −1.5 mA VOUT = GND1 or VIO 3.025 V |IREF = 50 µA| kV/µs VCM = 1 kV, transient magnitude = 800 V 25 ISLOPE VSLOPE −10 1.8 −200 3.3 µA V CMH は、仕様に準拠した動作をしている間に維持できる同相モード電圧の最大スルーレートです。 VCM は、ロジック側とバス側との間の同相モード電位差です。 過 渡電圧振幅は、同相モードの平衡が損なわれる範囲を表します。 同相モード電圧スルーレートは、立上がりと立下がりの両同相モード電圧エッジに適用されます。 Rev. 0 － 3/18 － ADM3053 タイミング仕様 特に注記がない限り、すべての電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。3.0 V ≤ VIO ≤ 5.5 V; 4.5 V ≤ VCC ≤ 5.5 V。特に指定のない限 り、TA = −40°C～+85°C。 表 2. Parameter Symbol Min Typ Max Unit Test Conditions DRIVER Maximum Data Rate 1 Mbps Propagation Delay from TxD On to Bus Active tonTxD 90 ns RS = 0 Ω; see Figure 2 and Figure 24 RL = 60 Ω, CL = 100 pF Propagation Delay from TxD Off to Bus Inactive toffTxD 120 ns RS = 0 Ω; see Figure 2 and Figure 24 RL = 60 Ω, CL = 100 pF tonRxD 200 ns RS = 0 Ω; see Figure 2 630 ns RS = 47 kΩ; see Figure 2 250 ns RS = 0 Ω; see Figure 2 480 ns RS = 47 kΩ; see Figure 2 V/µs RS = 47 kΩ RECEIVER Propagation Delay from TxD On to Receiver Active Propagation Delay from TxD Off to Receiver Inactive 1 toffRxD CANH, CANL SLEW RATE 1 |SR| 7 デザインとキャラクタライゼーションにより保証します。 スイッチング特性 VIO 0.7VIO VTxD 0.25VIO 0V VOD VDIFF VDIFF = VCANH – VCANL 0.9V 0.5V VOR toffTxD tonTxD VIO VIO – 0.3V VRxD 0V tonRxD toffRxD 図 2.ドライバ伝搬遅延、立上がり/立下がりタイミング Rev. 0 － 4/18 － 09293-002 0.4V ADM3053 VRxD HIGH LOW 0.9 0.5 VID (V) 09293-004 VHYS 図 3.レシーバ入力ヒステリシス 適用規格 表 3.申請中の ADM3053 認定 Organization Approval Type Notes UL To be recognized under the Component Recognition Program of Underwriters Laboratories, Inc. To be certified according to DIN EN 60747-5-2 (VDE 0884 Rev. 2): 2003-01 In accordance with UL 1577, each ADM3053 is proof tested by applying an insulation test voltage ≥2500 V rms for 1 second. In accordance with VDE 0884-2. VDE 絶縁および安全性関連の仕様 表 4. Parameter Symbol Value Unit Conditions Rated Dielectric Insulation Voltage Minimum External Air Gap (Clearance) L(I01) 2500 7.7 V rms mm Minimum External Tracking (Creepage) L(I02) 7.6 mm CTI 0.017 min >175 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 along body Insulation distance through insulation DIN IEC 112/VDE 0303-1 Minimum Internal Gap (Internal Clearance) Tracking Resistance (Comparative Tracking Index) Isolation Group Rev. 0 IIIa Material group (DIN VDE 0110: 1989-01, Table 1) － 5/18 － ADM3053 VDE 0884 絶縁特性 (申請中) このアイソレータは、安全性制限値データ以内での基本的な電気的アイソレーションに対して有効です。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。 表 5. Description CLASSIFICATIONS Installation Classification per DIN VDE 0110 for Rated Mains Voltage ≤150 V rms ≤300 V rms ≤400 V rms Climatic Classification Pollution Degree VOLTAGE Maximum Working Insulation Voltage Input-to-Output Test Voltage Method b1 Highest Allowable Overvoltage SAFETY-LIMITING VALUES Case Temperature Input Current Output Current Insulation Resistance at TS Rev. 0 Conditions Symbol Unit I to IV I to III I to II 40/85/21 2 DIN VDE 0110, see Table 3 VIORM VPR VIORM × 1.875 = VPR, 100% production tested, tm = 1 sec, partial discharge < 5 pC (Transient overvoltage, tTR = 10 sec) Characteristic 424 VPEAK 795 VPEAK VTR 4000 VPEAK TS IS, INPUT IS, OUTPUT RS 150 265 335 >109 °C mA mA Ω Maximum value allowed in the event of a failure VIO = 500 V － 6/18 － ADM3053 絶対最大定格 特に指定のない限り、TA = 25 °C。すべての電圧はそれぞれのグラ ウンドを基準とします。 表 7.最大連続動作電圧 1 Parameter Max Unit Reference Standard 表 6. AC Voltage Bipolar Waveform 424 V peak 50 year minimum lifetime Unipolar Waveform Basic Insulation 560 V peak Maximum approved working voltage per VDE 0884 Part 2 560 V peak Maximum approved working voltage per VDE 0884 Part 2 Parameter Rating VCC −0.5 V to +6 V VIO −0.5 V to +6 V Digital Input Voltage, TxD −0.5 V to VIO + 0.5 V Digital Output Voltage, RxD −0.5 V to VIO + 0.5 V CANH, CANL −36 V to +36 V VREF −0.5 V to +6 V RS −0.5 V to +6 V Operating Temperature Range −40°C to +85°C Storage Temperature Range −55°C to +150°C 3 kV 1 Soldering (10 sec) 300°C Vapor Phase (60 sec) 215°C ESD の注意 Infrared (15 sec) 220°C ESD (Human Body Model) DC Voltage Basic Insulation 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。 Lead Temperature θJA Thermal Impedance 53°C/W TJ Junction Temperature 130°C 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。 Rev. 0 － 7/18 － 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。 ADM3053 ピン配置およびピン機能説明 GND1 1 20 GND2 NC 2 19 VISOIN GND1 3 TxD 5 VIO 6 18 RS ADM3053 TOP VIEW (Not to Scale) GND1 7 17 CANH 16 14 VCC 8 GND2 15 CANL VREF 13 GND2 GND1 9 12 VISOOUT GND1 10 11 GND2 NOTES 1. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN. 2. PIN 12 AND PIN 19 MUST BE CONNECTED EXTERNALLY. 09293-005 RxD 4 図 4.ピン配置 表 8.ピン機能の説明 ピン番号 記号 説明 1 GND1 グラウンド(ロジック側)。 2 NC 未接続。このピンは接続しないでください。 3 GND1 グラウンド(ロジック側)。 4 RxD レシーバ出力データ。 5 TxD ドライバ入力データ。 6 VIO iCoupler 電源。ピン 6 と GND1 の間に 0.1 µF と 0.01 µF のデカップリング・コンデンサを接続することが推奨さ れます。レイアウト推奨事項については図 28 を参照してください。 7 GND1 グラウンド(ロジック側)。 8 VCC isoPower 電源。ピン 8 とピン 9 の間に 0.1 µF と 10 µF のデカップリング・コンデンサを接続することが推奨され ます。 9 GND1 グラウンド(ロジック側)。 10 GND1 グラウンド(ロジック側)。 11 GND2 グラウンド、バス側。 12 VISOOUT 絶縁電源出力。このピンは、外部で VISOIN へ接続する必要があります。ピン 12 とピン 11 の間に 10 µF のリザー バ・コンデンサと 0.1 µF のデカップリング・コンデンサを接続することが推奨されます。 13 GND2 グラウンド(バス側)。 14 VREF リファレンス電圧出力。 15 CANL ロー・レベル CAN 電圧入力/出力。 16 GND2 グラウンド(バス側)。 17 CANH ハイ・レベル CAN 電圧入力/出力。 18 RS スロープ抵抗入力。 19 VISOIN 絶縁型電源入力。このピンは、外部で VISOOUT へ接続する必要があります。ピン 19 とピン 20 の間に 0.1 µF と 0.01 µF のデカップリング・コンデンサを接続することが推奨されます。 20 GND2 グラウンド(バス側)。 Rev. 0 － 8/18 － ADM3053 代表的な性能特性 160 180 VCC = 5.5V, VIO = 5V VCC = 5V, VIO = 5V 80 60 40 0 100 1000 DATA RATE (kbps) 165 160 VCC = 5V, VIO = 5V 155 VCC = 5V, VIO = 3.3V 150 –40 09293-100 20 170 PROPAGATION DELAY TxD ON TO BUS ACTIVE, tonTxD (ns) 45 40 SLEW RATE (V/µs) 35 30 25 20 15 10 0 30 40 50 60 70 80 RESISTANCE, RS (Ω) 09293-101 5 20 図 6.抵抗 RS 対ドライバ・スルーレート 85 53 52 51 VCC = 5V, VIO = 3.3V 50 49 VCC = 5V, VIO = 5V 48 47 –40 –15 10 35 60 85 図 9. TxD オンからバス・アクティブまでの伝搬遅延の温度特性 96 PROPAGATION DELAY TxD OFF TO BUS INACTIVE, toffTxD (ns) SUPPLY CURRENT, IIO (mA) 60 TEMPERATURE (°C) 5.5 4.5 3.5 2.5 VIO = 5V 1.5 0.5 100 1000 DATA RATE (kbps) 09293-102 VIO = 3.3V 94 92 VCC = 5V, VIO = 3.3V 90 88 86 VCC = 5V, VIO = 5V 84 82 80 78 –40 –15 10 35 60 TEMPERATURE (°C) 図 7.データレート対電源電流 IIO Rev. 0 35 図 8.レシーバ入力ヒステリシスの温度特性 50 10 10 TEMPERATURE (°C) 図 5.データレート対電源電流 ICC 0 –15 09293-104 100 175 図 10. TxD オフからバス非アクティブまでの 伝搬遅延の温度特性 － 9/18 － 85 09293-105 SUPPLY CURRENT, ICC (mA) VCC = 4.5V, VIO = 5V 120 09293-103 RECEIVER INPUT HYSTERESIS (mV) 140 ADM3053 150 148 VCC = 5V, VIO = 3.3V, RS = 0Ω 146 144 142 140 VCC = 5V, VIO = 5V, RS = 0Ω 138 136 10 35 60 85 TEMPERATURE (°C) DIFFERENTIAL OUTPUT VOLTAGE DOMINANT, VOD (V) VCC = 5V, VIO = 5V, RS = 47kΩ 400 300 200 100 –15 10 35 60 VCC = 5V, VIO = 3.3V, RS = 47kΩ 300 295 290 285 280 85 TEMPERATURE (°C) VCC = 5V, VIO = 5V, RS = 0Ω 150 100 50 60 TEMPERATURE (°C) 85 図 13. TxD オフからレシーバ非アクティブまでの 伝搬遅延の温度特性 Rev. 0 85 2.45 VCC VCC VCC VCC 2.40 = 5V, = 5V, = 5V, = 5V, VIO = 5V, RL = 60Ω VIO = 3.3V, RL = 60Ω VIO = 5V, RL = 45Ω VIO = 3.3V, RL = 45Ω 2.35 2.30 –15 10 35 60 85 TEMPERATURE (°C) DIFFERENTIAL OUTPUT VOLTAGE DOMINANT, VOD (V) 200 35 60 2.50 2.25 –40 09293-108 PROPAGATION DELAY TxD OFF TO RECEIVER INACTIVE, toffRxD (ns) VCC = 5V, VIO = 3.3V, RS = 0Ω 10 35 図 15.差動出力電圧ドミナントの温度特性 250 –15 10 2.55 図 12. TxD オンからレシーバ・アクティブまでの 伝搬遅延の温度特性 0 –40 VCC = 5V, VIO = 5V, RS = 47kΩ –15 図 14. TxD オフからレシーバ非アクティブまでの 伝搬遅延の温度特性 VCC = 5V, VIO = 3.3V, RS = 47kΩ 0 –40 305 TEMPERATURE (°C) 09293-107 PROPAGATION DELAY TxD ON TO RECEIVER ACTIVE, tonRxD (ns) 500 310 275 –40 図 11. TxD オフからバス非アクティブまでの 伝搬遅延の温度特性 600 315 09293-110 –15 320 2.55 VIO = 5V, TA = 25°C, RL = 60Ω 2.50 2.45 2.40 2.35 VIO = 5V, TA = 25°C, RL = 45Ω 2.30 2.25 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 SUPPLY VOLTAGE, VCC (V) 図 16.電源電圧 VCC 対差動出力電圧ドミナント － 10/18 － 5.5 09293-111 134 –40 325 09293-109 PROPAGATION DELAY TxD OFF TO RECEIVER INACTIVE, toffRxD (ns) 330 09293-106 PROPAGATION DELAY TxD OFF TO BUS INACTIVE, toffTxD (ns) 152 ADM3053 2.80 VCC = 5V, VIO = 5V, IREF = +50µA 2.70 VCC = 5V, VIO =5V, IREF = +5µA 2.65 VCC = 5V, VIO = 5V, IREF = –5µA 2.60 VCC = 5V, VIO = 5V, IREF = –50µA 2.55 2.50 2.40 –40 –15 10 35 60 85 TEMPERATURE (°C) 4.885 VCC = 5V, VIO = 5V, IOUT = –1.5mA 4.880 4.875 4.870 4.865 4.860 4.855 –40 09293-112 2.45 4.890 RECEIVER OUTPUT LOW VOLTAGE, VOL (mV) SUPPLY CURRENT, ICC (mA) 120 100 80 60 40 10 35 60 85 TEMPERATURE (°C) 09293-113 20 図 18.電源電流 ICC の温度特性 140 SUPPLY CURRENT, ICC (mA) 136 134 132 130 128 126 124 122 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 SUPPLY VOLTAGE, VCC (V) 5.4 5.5 09293-114 120 4.7 図 19.電源電圧 VCC 対電源電流 ICC Rev. 0 85 100 80 60 40 20 0 –40 –15 10 35 60 TEMPERATURE (°C) 図 21.レシーバ出力ロー・レベル電圧の温度特性 VIO = 5V TA = 25°C DATA RATE = 1Mbps 138 4.6 60 120 VCC = 5V VIO = 5V 140 DATA RATE = 1Mbps RL = 60Ω 118 4.5 35 図 20.レシーバ出力ハイ・レベル電圧の温度特性 160 –15 10 TEMPERATURE (°C) 図 17.リファレンス電圧の温度特性 0 –40 –15 － 11/18 － 85 09293-116 REFERENCE VOLTAGE, VREF (V) 2.75 09293-115 RECEIVER OUTPUT HIGH VOLTAGE, VOH (V) 4.895 ADM3053 テスト回路 CANH RL 2 TxD VOD TxD VCANH RL 2 RL CL VOC 09293-006 RxD 15pF 図 22.ドライバ電圧測定 図 24.スイッチング特性測定 VID CANL RxD CL 09293-007 CANH 図 23.レシーバ電圧測定 図 25.電源電流測定テスト回路 Rev. 0 － 12/18 － 09293-008 CANL VCANH ADM3053 回路説明 CAN トランシーバの動作 真理値表 CAN バスにはドミナント(優性)とリセッシブ(劣性)と呼ばれる 2 つの状態があります。CANH と CANL の間の差動電圧が 0.9 V を 超えるとき、ドミナント状態がバスへ出力されます。CANH と CANL の間の差動電圧が 0.5 V を下回るとき、リセッシブ状態が バスへ出力されます。ドミナント・バス状態では、CANH ピンが ハイ・レベルに、CANL ピンがロー・レベルに、それぞれなりま す。リセッシブ・バス状態では、CANH ピンと CANL ピンがハ イ・インピーダンス状態になります。 このセクションの真理値表では表 9 の省略表示を使っています。 ピン 18 (RS)を使うと、高速とスロープ制御の 2 つの動作モードを 選択することができます。高速動作では、トランスミッタの出力 トランジスタが単純にできるだけ高速にオン/オフ・スイッチング します。このモードでは、立上がりスロープと立下がりスロープ を制限する対策はとりません。EMI 問題の回避にはシールド・ケ ーブルの使用が推奨されます。高速モードは、ピン 18 をグラウン ドへ接続すると選択されます。 表 9.真理値表の省略表示 Letter Description H L X Z I NC High level Low level Don’t care High impedance (off) Indeterminate Not connected 表 10.送信 Supply Status Input Outputs VIO VCC TxD Bus State CANH CANL スロープ制御モードでは、バス・ラインとしてシールドなしのツ イストペアまたはパラレル・ペア線を使うことができます。EMI を削減するためには、立上がりスロープと立下がりスロープを制 限する必要があります。立上がりスロープと立下がりスロープは、 ピン 18 とグラウンドの間に抵抗を接続して設定することができま す。スロープは、ピン 18 の電流出力に比例します。 On On On Off On On On On On Off L H Floating X L Dominant Recessive Recessive Recessive Indeterminate H Z Z Z I L Z Z Z I 信号アイソレーション Supply Status ADM3053 では、信号の絶縁はインターフェースのロジック側で実 現されています。デバイスの信号アイソレーションは、デジタ ル・アイソレーション・セクションとトランシーバ・セクション を設けることにより実現されています (図 1)。TxD ピンに入力さ れるデータはロジック・グラウンド(GND1)を基準としており、絶 縁障壁を超えて絶縁グラウンド(GND2)を基準とするトランシー バ・セクションに渡されます。同様に、トランシーバ・セクショ ンの絶縁グラウンドを基準とするシングルエンド・レシーバ出力 信号は、絶縁障壁を超えて渡され、ロジック・グラウンド(GND1) を基準とする RxD ピンに出力されます。信号アイソレーションの 電源は VIO ピンから供給されるため、 3.3 V ロジックまたは 5 V ロジックへのデジタル・インターフェースが可能です。 電源アイソレーション ADM3053 の電源アイソレーションは、内蔵の isoPower 絶縁型 DC/DC コ ン バ ー タ を 使 っ て 実 現 さ れ て い ま す 。 ADM3053 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 2 次側コントローラ・アーキテクチャ になっています。VCC 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 側へ転送される電源は、整流されて 5 V に安定化されます。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 (VCC) 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 い電源と効率が可能になっています。 Rev. 0 表 11.受信 Inputs Output VIO VCC VID = CANH − CANL Bus State RxD On On ≥ 0.9 V Dominant L On On ≤ 0.5 V Recessive H I On On 0.5 V < VID < 0.9 V X1 On On Inputs open Recessive H Off On X1 X1 I On Off X1 X1 H 1 X = don’t care。 サーマル・シャットダウン ADM3053 はサーマル・シャットダウン回路を内蔵しており、故障 時に消費電力が大きくなり過ぎないように保護しています。ドラ イバ出力を低インピーダンス電源に短絡させると、大きなドライ バ電流が流れます。温度検出回路がこの状態でのチップ温度上昇 を検出して、ドライバ出力をディスエーブルします。この回路は、 チップ温度が 150 °C に到達したとき、ドライバ出力をディスエー ブルするようにデザインされています。デバイスが冷えて温度 140 °C になると、ドライバは再イネーブルされます。 DC 精度と磁界耐性 デジタル信号は iCoupler 技術を採用する絶縁障壁を超えて送信さ れます。この技術では、チップ・サイズのトランス巻線を使って、 障壁の一方から他方へデジタル信号を磁気的に結合します。デジ タル入力は、トランスの 1 次巻線を励磁できる能力を持つ波形に エンコードされます。2 次巻線では、誘導された波形が送信され た元のバイナリ値にデコードされます。 － 13/18 － ADM3053 ADM3053 の 3.3 V 動作は最も感度の高い動作モードであるため、 この条件を調べます。トランス出力でのパルスは 1.0 V 以上の振 幅を持っています。デコーダは約 0.5 V の検出スレッショールド を持つので、誘導電圧に対しては 0.5 V の余裕を持っています。 受信側コイルへの誘導電圧は次式で与えられます。 V = (−dβ/dt)Σπrn2; n = 1, 2, … , N 1k ここで、 β は磁束密度 (gauss)。 N =受信側コイルの巻数 rn =受信側コイルの n 回目の半径(cm) MAXIMUM ALLOWABLE MAGNETIC FLUX DENSITY (kgauss) 1 DISTANCE = 5mm 0.1 10k 100k 1M 10M 100M MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz) 10 図 27.様々な電流値と ADM3053 までの距離に対する 最大許容電流 強い磁界と高周波が組合わさると、プリント回路ボード(PCB)の パターンで形成されるループに十分大きな誤差電圧が誘導されて、 後段回路のスレッショールドがトリガされてしまうことに注意が 必要です。パターンのレイアウトでは、このようなことが発生し ないように注意する必要があります。 1 0.1 100M 09293-010 0.01 図 26.最大許容外部磁束密度 たとえば、磁界周波数= 1 MHz で、最大許容磁界= 0.2 k Ggauss の 場合、受信側コイルでの誘導電圧は 0.25V になります。これは検 出スレッショールドの約 50%であるため、出力変化の誤動作はあ りません。同様に、仮にこのような条件が送信パルス内に存在し ても(さらに最悪ケースの極性であっても)、受信パルスが 1.0 V 以 上から 0.75V へ減尐されるため、デコーダの検出スレッショール ド 0.5 V に対してなお余裕を持っています。 Rev. 0 DISTANCE = 100mm 1k 100 10k 100k 1M 10M MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz) 10 0.01 ADM3053 受信側コイルの形状が与えられ、かつ誘導電圧がデコ ーダにおける 0.5 V 余裕の最大 50%であるという条件が与えられ ると、最大許容磁界は図 26 のように計算されます。 0.001 1k DISTANCE = 1m 100 09293-011 この状況は、ADM3053 デバイスではパワーアップ 動作とパワー ダウン動作時にのみ発生します。ADM3053 の磁界耐性の限界は、 トランスの受信側コイルに発生する誘導電圧が十分大きくなって、 デコーダをセットまたはリセットさせる誤動作の発生により決ま ります。この状態が発生する条件を以下の解析により求めます。 前述の磁束密度値は、ADM3053 トランスから与えられた距離だ け離れた特定の電流値に対応します。図 27 に、周波数の関数と しての許容電流値を与えられた距離に対して示します。図 27 から 読み取れるように、ADM3053 の耐性は極めて高く、影響を受け るのは、高周波でかつ部品に非常に近い極めて大きな電流の場合 に限られます。1 MHz の例では、デバイス動作に影響を与えるた めには、0.5 kA の電流を ADM3053 から 5 mm の距離まで近づける 必要があります。 MAXIMUM ALLOWABLE CURRENT (kA) アイソレータ入力での正および負のロジック変化により、狭いパ ルス(約 1 ns)がトランスを経由してデコーダに送られます。デコ ーダは双安定であるため、パルスによるセットまたはリセットに より入力ロジックの変化が表されます。1 µs 以上入力にロジック 変化がない場合、正常な入力状態を表す周期的なリフレッシュ・ パルスのセットを送信して、出力での DC を正常に維持します。 デコーダが約 5 μs 間以上この内部パルスを受信しないと、入力側 が電源オフであるか非動作状態にあると見なされ、ウォッチドッ グ・タイマ回路によりアイソレータ出力が強制的にデフォルト状 態にされます。 － 14/18 － ADM3053 アプリケーション情報 PCB レイアウト 信号と電源を絶縁した ADM3053 CAN トランシーバには isoPower 絶縁型 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。入 力電源ピンと出力電源ピンには電源バイパスが必要です( 図 28 参 照)。ADM3053 の電源セクションでは、180 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。さらに、iCoupler のデータ・セクションの通常動作に より、スイッチング過渡電圧が電源ピンに発生します。 複数の動作周波数に対してバイパス・コンデンサが必要になりま す。ノイズの抑圧には、低インダクタンスで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 値のコンデンサが必要です。これらのコンデンサは、VIO を対象 に GND1 とピン 6 (VIO)の間に接続します。100 nF と 10 nF の組み 合わせ(C6 と C4)を 図 28 に示すように接続することが推奨されま す。2 個のコンデンサ組み合わせ(C2 と C1)は、図 28 に示すよう に、VCC を対象にピン 8 (VCC)とピン 9 (GND1)の間に接続すること が推奨されます。VISOIN と VISOOUT のコンデンサ値(C5 と C8)は 100 nF と 10 µF として 、図 28 に示すようにピン 11 (GND2)とピン 12 (VISOOUT)の間に接続します。2 個のコンデンサ(C9 と C7) 値は 100nF と 10nF とし、図 28 に示すように、ピン 19 (VISOIN)とピン 20 (GND2)の間に接続することが推奨されます。非常に低いインダク タンスを持つセラミックまたは同等のコンデンサの使用が推奨さ れます。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 10 mm 以下にする必要があります。 ADM3053 の消費電力はフル負荷で 約 650 mW です。アイソレー ション・デバイスにヒートシンクを使うことができないため、デバ イスは基本的に PCB から GND ピンへの熱放散に依存しています。 デバイスを高い周囲温度で使用する場合には、 GND ピンから PCB グラウンド・プレーンへの熱パスを用意してください。図 28 のボード・レイアウトに、ピン 1、ピン 3、ピン 9、ピン 10、ピ ン 11、ピン 14、ピン 16、ピン 20 の拡大したパッドを示します。 パッドからグラウンド・プレーンへ複数のビアを設けて、チップ 内部の温度を下げてください。パッド拡大寸法は、設計者と使用 可能なボード・スペースによって決定されます。 EMI の注意事項 ADM3053 の DC/DC コンバータ・セクションは、非常に高い周波 数で動作して、小型のトランスを経由して効率良い電力転送を行 う必要があります。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。詳細については、アプリケーション・ノート AN-0971、「isoPower デバイスでの電磁放射の制御 」を参照して ください。 絶縁寿命 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 ADM3053 の絶縁構造の寿命を測定していま す。 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 5 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動作電圧で動作させると、 早期絶縁故障が発生します。 09293-012 ADM3053 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 29、図 30、図 31 に、これら のアイソレーション電圧波形を示します。 バイポーラ AC 電圧は最も厳しい環境です。バイポーラ AC 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。 図 28.推奨 PCB レイアウト 高い同相モード過渡電圧が発生するアプリケーションでは、アイ ソレーション障壁を通過するボード結合が最小になるように注意 する必要があります。さらに、如何なる結合もデバイス側のすべ てのピンで等しく発生するようにボード・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. 0 － 15/18 － ADM3053 RATED PEAK VOLTAGE 0V NOTES 1. THE VOLTAGE IS SHOWN AS SINUSODIAL FOR ILLUSTRATION PURPOSES ONLY. IT IS MEANT TO REPRESENT ANY VOLTAGE WAVEFORM VARYING BETWEEN 0 AND SOME LIMITING VALUE. THE LIMITING VALUE CAN BE POSITIVE OR NEGATIVE, BUT THE VOLTAGE CANNOT CROSS 0V. RATED PEAK VOLTAGE 図 31.ユニポーラ AC 波形 09293-013 0V 図 29.バイポーラ AC 波形 09293-014 RATED PEAK VOLTAGE 0V 図 30.DC 波形 Rev. 0 － 16/18 － 09293-015 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 ストレスは大幅に尐なくなります。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 5 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 30 または 図 31 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 5 に示す 50 年寿命電圧値に制限する必要があります。 ADM3053 代表的なアプリケーション 図 32 に、ADM3053 を使用する回路図の例を示します。 図 32.ADM3053 を使用する回路例 Rev. 0 － 17/18 － ADM3053 外形寸法 13.00 (0.5118) 12.60 (0.4961) 11 20 7.60 (0.2992) 7.40 (0.2913) 1 10 2.65 (0.1043) 2.35 (0.0925) 0.30 (0.0118) 0.10 (0.0039) COPLANARITY 0.10 10.65 (0.4193) 10.00 (0.3937) 1.27 (0.0500) BSC 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) SEATING PLANE 0.75 (0.0295) 45° 0.25 (0.0098) 8° 0° 0.33 (0.0130) 0.20 (0.0079) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 06-07-2006-A COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-013-AC CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 図 33.20 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_W] ワイドボディ(RW-20) 寸法: mm (インチ) オーダー・ガイド Model1 Temperature Range Package Description Package Option ADM3053BRWZ ADM3053BRWZ-REEL7 EVAL-ADM3053EBZ −40°C to +85°C −40°C to +85°C 20-Lead SOIC_W 20-Lead SOIC_W ADM3053 Evaluation Board RW-20 RW-20 1 Z = RoHS 準拠製品。 Rev. 0 － 18/18 －