日本語版

DC/DCコンバータ内蔵の
2チャンネル・アイソレータ
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
特長
機能ブロック図
VDD1 1
OSC
REG
16 VISO
GND1 2
15 GNDISO
VIA/VOA 3
14 VIA/VOA
2-CHANNEL iCOUPLER CORE
13 VIB/VOB
RCIN 5
12 NC
RCSEL 6
11 VSEL
ADuM5200/
ADuM5201/
ADuM5202
VE1/NC 7
10 VE2/NC
GND1 8
9
GNDISO
07540-001
VIB/VOB
4
図 1.
VIA
VIB
アプリケーション
RS-232/RS-422/RS-485 トランシーバ
工業用フィールド・バス・アイソレーション
電源スタートアップとゲート駆動
絶縁型センサー・インターフェース
工業用 PLC
RECT
3
14
ADuM5200
4
13
VOA
VOB
07540-002
isoPower 内蔵の絶縁型 DC/DC コンバータ
レギュレーション済み 3 V または 5 V を出力
出力電力: 最大 500 mW
2 チャンネルの DC～25 Mbps (NRZ) 信号アイソレーション
シュミット・トリガ入力
沿面距離 8 mm 以上の 16 ピン SOIC パッケージを採用
高温動作: 最大 105°C
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 認識済み
2500 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 peak
図 2.ADuM5200
VOB
3
14
ADuM5201
4
13
VOA
VIB
07540-003
VIA
図 3.ADuM5201
VOB
3
14
ADuM5202
4
13
VIA
VIB
07540-004
VOA
図 4.ADuM5202
概要
ADuM520x1 デバイスは、絶縁型 DC/DC コンバータ isoPower®を
内蔵する 2 チャンネル・デジタル・アイソレータです。 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、5.0 V 入力電圧 /5.0 V 出力電圧で最大 500 mW または
3.3 V 入力電圧 /3.3 V 出力電圧で最大 200 mW の絶縁されたレギ
ュレーション済み電力を供給します。これにより、低消費電力
の絶縁型デザインで別々の絶縁型 DC/DC コンバータが不要にな
ります。アナログ・デバイセズのチップ・スケールのトランス
iCoupler(r)技術が、ロジック信号および DC/DC コンバータのア
イソレーションに使われています。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。
1
ADuM520x ユ ニッ ト を ADuM5401 、 ADuM5402、 ADuM5403 、
ADuM5404、isoPower®内蔵のADuM5000 と組み合わせて使用す
ると、出力電力レベルを高くし、チャンネル数を増やすことが
できます (有効電力の増加のセクション参照)。
ADuM520xアイソレータは、2 チャンネルの独立なアイソレー
ション・チャンネルを様々なチャンネル構成とデータレートで
提供します(オプションについてはオーダー・ガイド参照)。
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・レイアウトの詳細については、
AN-0971 アプリケーション・ノートを参照してください。
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。
Rev. 0
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本
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
目次
特長......................................................................................................1
代表的な性能特性 ............................................................................15
アプリケーション ..............................................................................1
用語....................................................................................................17
機能ブロック図 ..................................................................................1
アプリケーション情報 ....................................................................18
概要......................................................................................................1
PCB レイアウト............................................................................18
改訂履歴..............................................................................................2
EMI の注意事項 ............................................................................18
仕様......................................................................................................3
伝搬遅延パラメータ ....................................................................19
電気的特性—5 V 1 次入力電源/5 V 2 次絶縁型電源...................3
DC 精度と磁界耐性.........................................................................19
電気的特性—3.3 V 1 次入力電源/3.3 V 2 次絶縁型電源.............5
消費電力 ........................................................................................20
パッケージ特性 ..............................................................................7
電流制限および熱過負荷保護.....................................................20
適用規格..........................................................................................7
消費電力について ........................................................................21
絶縁および安全性関連の仕様 ......................................................7
熱解析............................................................................................21
DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)絶縁特性 ......................8
有効電力の増加 ............................................................................21
推奨動作条件 ..................................................................................9
絶縁寿命 ........................................................................................22
絶対最大定格 ....................................................................................10
外形寸法............................................................................................23
ESD の注意....................................................................................10
オーダー・ガイド ........................................................................23
ピン配置およびピン機能説明 ........................................................ 11
改訂履歴
10/08—Revision 0: Initial Version
Rev. 0
－ 2/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
仕様
電気的特性—5 V 1 次入力電源/5 V 2 次絶縁型電源
4.5 V ≤ VDD1 ≤ 5.5 V、VSEL = VISO、各電圧は対応するグラウンドを基準とします。特に指定がない限り、すべての最小/最大仕様は推奨動
作範囲に適用。すべてのtyp仕様は、TA = 25 °C、VDD = 5.0 V、VISO = 5.0 V、VSEL = VISOでの値です。
表 1.
Parameter
Symbol
Min
Typ
Max
Unit
Test Conditions
DC-TO-DC CONVERTER POWER SUPPLY
Setpoint
Line Regulation
Load Regulation
Output Ripple
VISO
VISO(LINE)
VISO(LOAD)
VISO(RIP)
4.7
5.0
1
1
75
5.4
V
mV/V
%
mV p-p
IISO = 0 mA
IISO = 50 mA, VDD1 = 4.5 V to 5.5 V
IISO = 10 mA to 90 mA
20 MHz bandwidth, CBO = 0.1 μF||10 μF,
IISO = 90 mA
CBO = 0.1 μF||10 μF, IISO = 90 mA
Output Noise
Switching Frequency
Pulse-Width Modulation Frequency
DC-to-2 Mbps Data Rate 1
Maximum Output Supply Current 2
Efficiency @ Maximum Output Supply
Current3
IDD1 Supply Current, No VISO Load
VISO(N)
fOSC
fPWM
IISO(MAX)
200
180
625
mV p-p
MHz
kHz
100
mA
34
%
IDD1(Q)
8
IDD1(D)
34
mA
ADuM5201
IDD1(D)
38
mA
ADuM5202
IDD1(D)
41
mA
IISO(LOAD)
94
mA
ADuM5201
IISO(LOAD)
92
mA
ADuM5202
IISO(LOAD)
90
mA
IDD1(MAX)
290
mA
VUV+
VUV−
VUVH
2.7
2.4
0.3
V
V
V
25 Mbps Data Rate (CRWZ Grade Only)
IDD1 Supply Current, No VISO Load
ADuM5200
Available VISO Supply Current 4
ADuM5200
IDD1 Supply Current, Full VISO Load 5
Undervoltage Lockout, VDD1 and VISO
Supply 6
Positive Going Threshold
Negative Going Threshold
Hysteresis
iCoupler DATA CHANNELS
I/O Input Currents
Logic High Input Threshold
IIA, IIB
VIH
Logic Low Input Threshold
VIL
Logic High Output Voltages
VOAH, VOBH
VOAH, VOBH
Logic Low Output Voltages
Rev. 0
5
VOAL, VOBL
−20
0.7 × VISO,
0.7 × VIDD1
VDD1 − 0.3,
VISO − 0.3
VDD1 − 0.5,
VISO − 0.5
+0.01
22
mA
+20
µA
V
0.3 × VISO,
0.3 × VIDD1
V
VISO > 4.5 V, dc to 1 MHz logic signal
frequency
IISO = 100 mA, dc to 1 MHz logic signal
frequency
IISO = 0 mA, dc to 1 MHz logic signal
frequency
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz logic
signal frequency
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz logic
signal frequency
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz logic
signal frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
CL = 0 pF, dc to 1 MHz logic signal
frequency, VDD = 4.5 V, IISO = 100 mA
5.0
V
IOx = −20 µA, VIx = VIxH
4.8
V
IOx = −4 mA, VIx = VIxH
V
V
IOx = 20 µA, VIx = VIxL
IOx = 4 mA, VIx = VIxL
0.0
0.0
－ 3/23 －
0.1
0.4
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
Parameter
AC SPECIFICATIONS
ADuM520xARWZ 7
Minimum Pulse Width
Maximum Data Rate
Propagation Delay
Pulse Width Distortion, |tPLH − tPHL|
Propagation Delay Skew
Channel-to-Channel Matching
ADuM520xCRWZ
Minimum Pulse Width7
Maximum Data Rate
Propagation Delay
Pulse Width Distortion, |tPLH − tPHL|
Change vs. Temperature
Propagation Delay Skew
Channel-to-Channel Matching,
Codirectional Channels
Channel-to-Channel Matching,
Opposing-Directional Channels
For All Models
Output Rise/Fall Time (10% to 90%)
Common-Mode Transient Immunity
at Logic High Output
Common-Mode Transient Immunity
at Logic Low Output
Refresh Rate
Symbol
Min
Typ
PW
Max
Unit
Test Conditions
1000
ns
Mbps
ns
ns
ns
ns
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
1
tPHL, tPLH
PWD
tPSK
tPSKCD, tPSKOD
55
PW
100
40
50
50
40
tPSK
tPSKCD
15
6
ns
Mbps
ns
ns
ps/°C
ns
ns
tPSKOD
15
ns
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
VIx = VDD or VISO, VCM = 1000 V, transient
magnitude = 800 V
VIx = 0 V, V = 1000 V, transient magnitude =
800 V
25
tPHL, tPLH
PWD
45
60
6
5
tR/tF
|CMH|
25
2.5
35
ns
kV/µs
|CML|
25
35
kV/µs
1.0
Mbps
fr
1
全 4 チャンネルの電源電流値の成分は、同一データレートでまとめてあります。
VISO 電源電流は、全データ・レートが 2 Mbps 以下の場合外部用途に使用することができます。 データ・レートが 2 Mbps より高い場合、データ・レートに比例する
追加電流がデータ I/O チャンネルに流れます。 与えられたデータレートで動作する個々のチャンネル動作に対応する追加電源電流は、消費電力のセクションの説明
に従って計算することができます。 I/O チャンネルのダイナミック負荷は外部負荷として扱い、VISO 電源枠に含める必要があります。
3
データ・チャンネルの静止動作の電源要求は、電源セクションから分離できません。 効率には、内部消費電力の一部として I/O チャンネルで消費される静止電力が含
まれます。
4
この電流は、VISO ピンでの外部負荷の駆動に使用できます。 最大ダイナミック負荷条件を表すフル容量負荷で、25 Mbps の最大データ・レートですべてのチャンネル
が同時に駆動されます。 最大データレート以下での使用可能な電源電流の計算については、消費電力のセクションを参照してください。
5
IDD1(MAX)は、フル・ダイナミック負荷条件かつフル VISO 負荷条件での入力電流です。
6
対応する入力または出力の電源が基準スレッショールドを下回る場合、低電圧ロックアウト (UVLO)機能が出力をロー・レベルに維持します。 検出スレッショールド
にヒステリシスを設けているため、発振が防止されてノイズに強くなります。
7
最小パルス幅は、規定のパルス幅歪みが保証される最小のパルス幅。
2
Rev. 0
－ 4/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
電気的特性—3.3 V 1 次入力電源/3.3 V 2 次絶縁型電源
3.0 V ≤ VDD1 ≤ 3.6 V、VSEL = GNDISO、各電圧は対応するグラウンドを基準とします。特に指定がない限り、すべての最小/最大仕様は推奨
動作範囲に適用。すべてのtyp仕様は、TA = 25 °C、VDD = 3.3 V、VISO = 3.3 V、VSEL = GNDISOでの値です。
表 2.
Parameter
Symbol
Min
Typ
Max
Unit
Test Conditions
DC-TO-DC CONVERTER POWER SUPPLY
Setpoint
Line Regulation
Load Regulation
Output Ripple
VISO
VISO(LINE)
VISO(LOAD)
VISO(RIP)
3.13
3.3
1
1
50
3.37
V
mV/V
%
mV p-p
IISO = 0 mA
IISO = 30 mA, VDD1 = 3.0 V to 3.6 V
IISO = 6 mA to 54 mA
20 MHz bandwidth, CBO = 0.1 μF||10μF,
IISO = 54 mA
CBO = 0.1μF||10μF, IISO = 54 mA
Output Noise
Switching Frequency
Pulse-Width Modulation Frequency
DC to 2 Mbps Data Rate 1
Maximum Output Supply Current 2
VISO(N)
fOSC
fPWM
IISO(MAX)
5
130
180
625
mV p-p
MHz
kHz
60
mA
Efficiency @ Maximum Output Supply Current 3
36
%
IDD1 Supply Current, No VISO load
IDD1(Q)
6
IDD1 Supply Current, Full VISO load
IDD1(MAX)
175
mA
CL = 0 pF, f = 0 MHz, VDD = 3.3 V, IISO =
60 mA
IDD1(D)
23
mA
ADuM5201
IDD1(D)
25
mA
ADuM5202
IDD1(D)
27
mA
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz
logic signal frequency
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz
logic signal frequency
IISO = 0 mA, CL = 15 pF, 12.5 MHz
logic signal frequency
IISO(LOAD)
56
mA
ADuM5201
IISO(LOAD)
55
mA
ADuM5202
IISO(LOAD)
54
mA
VUV+
VUV−
VUVH
2.7
2.4
0.3
V
V
V
25 Mbps Data Rate (CRWZ Grade Only)
IDD1 Supply Current, No VISO Load 4
ADuM5200
Available VISO Supply Current 5
ADuM5200
Undervoltage Lockout (UVLO), VDD1 and
VISO Supply 6
Positive Going Threshold
Negative Going Threshold
Hysteresis
iCoupler DATA CHANNELS
I/O Input Currents
Logic High Input Threshold
IIA, IIB
VIH
Logic Low Input Threshold
VIL
Logic High Output Voltages
VOAH,
VOBH
VOAH,
VOBH
Logic Low Output Voltages
Rev. 0
VOAL, VOBL
VOAL, VOBL
−20
+0.01
15
+20
µA
V
0.3 × VISO,
0.3 × VIDD1
V
0.7 × VISO,
0.7 × VIDD1
VDD1 − 0.2,
VISO − 0.2
VDD1 − 0.5,
V1SO − 0.5
mA
VISO > 3.0 V, dc to 1 MHz logic signal
frequency
IISO = 60 mA, dc to 1 MHz logic signal
frequency
IISO = 0 mA, dc to 1 MHz logic signal
frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
CL = 15 pF, 12.5 MHz logic signal
frequency
3.3
V
IOx = −20 µA, VIx = VIxH
3.1
V
IOx = −4 mA, VIx = VIxH
V
V
IOx = 20 µA, VIx = VIxL
IOx = 4 mA, VIx = VIxL
0.0
0.0
－ 5/23 －
0.1
0.4
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
Parameter
AC SPECIFICATIONS
ADuM520xARWZ
Minimum Pulse Width 7
Maximum Data Rate
Propagation Delay
Pulse Width Distortion, |tPLH − tPHL|
Propagation Delay Skew
Channel-to-Channel Matching
ADuM520xCRWZ
Minimum Pulse Width7
Maximum Data Rate
Propagation Delay
Pulse Width Distortion, |tPLH − tPHL|
Change vs. Temperature
Propagation Delay Skew
Channel-to-Channel Matching,
Codirectional Channels
Channel-to-Channel Matching,
Opposing-Directional Channels
For All Models
Output Rise/Fall Time (10% to 90%)
Common-Mode Transient Immunity
at Logic High Output
Common-Mode Transient Immunity
at Logic Low Output
Refresh Rate
Symbol
Min
Typ
PW
Max
Unit
Test Conditions
1000
ns
Mbps
ns
ns
ns
ns
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
1
tPHL, tPLH
PWD
tPSK
tPSKCD, tPSKOD
60
PW
100
40
50
50
40
tPSK
tPSKCD
45
6
ns
Mbps
ns
ns
ps/°C
ns
ns
tPSKOD
15
ns
CL = 15 pF, CMOS signal levels
CL = 15 pF, CMOS signal levels
VIx = VDD or VISO, VCM = 1000 V,
transient magnitude = 800 V
VIx = 0 V, V = 1000 V,
transient magnitude = 800 V
25
tPHL, tPLH
PWD
45
60
6
5
tR/tF
|CMH|
25
2.5
35
ns
kV/µs
|CML|
25
35
kV/µs
1.0
Mbps
fr
1
全 4 チャンネルの電源電流値の成分は、同一データレートでまとめてあります。
VISO 電源電流は、全データ・レートが 2 Mbps 以下の場合外部用途に使用することができます。 データ・レートが 2 Mbps より高い場合、データ・レートに比例する
追加電流がデータ I/O チャンネルに流れます。 与えられたデータレートで動作する個々のチャンネル動作に対応する追加電源電流は、消費電力のセクションの説明
に従って計算することができます。 I/O チャンネルのダイナミック負荷は外部負荷として扱い、VISO 電源枠に含める必要があります。
3
データ・チャンネルの静止動作の電源要求は、電源セクションから分離できません。 効率には、内部消費電力の一部として I/O チャンネルで消費される静止電力が含
まれます。
4
IDD1(D)は、最大ダイナミック負荷条件を表すフル容量負荷で、25 Mbps の最大データ・レートですべてのチャンネルが同時に駆動される場合の入力電源電流 (typ)です。
出力の抵抗負荷はダイナミック負荷と分けて扱います。
5
この電流は、VISO ピンでの外部負荷の駆動に使用できます。 最大ダイナミック負荷条件を表すフル容量負荷で、25 Mbps の最大データ・レートですべてのチャンネル
が同時に駆動されます。 最大データレート以下での使用可能な電源電流の計算については、消費電力のセクションを参照してください。
6
対応する入力または出力の電源が基準スレッショールドを下回る場合、低電圧ロックアウト (UVLO)機能が出力をロー・レベルに維持します。 検出スレッショールド
にヒステリシスを設けているため、発振が防止されとノイズに強くなります。
7
最小パルス幅は、規定のパルス幅歪みが保証される最小のパルス幅。
2
Rev. 0
－ 6/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
パッケージ特性
表 3.
Parameter
Symbol
RESISTANCE AND CAPACITANCE
Resistance (Input-to-Output) 1
Capacitance (Input-to-Output)1
Input Capacitance 2
IC Junction to Ambient Thermal Resistance
RI-O
CI-O
CI
θJA
Min
Typ
Max
1012
2.2
4.0
45
Unit
Test Conditions
Ω
pF
pF
°C/W
f = 1 MHz
Thermocouple located at the center of the package
underside; test conducted on a 4-layer board with thin traces
3
THERMAL SHUTDOWN
Threshold
Hysteresis
TSSD
TSSD-HYS
150
20
°C
°C
TJ rising
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 8 を相互に接続し、ピン 9～ピン 16 を相互に接続します。
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消費電力についてのセクションを参照してください。
2
適用規格
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202 は、表 4に記載する組織の認定を取得しています。特定のクロスアイソレーション波形と絶縁レベルに
対する推奨最大動作電圧については、表 9と絶縁寿命のセクションを参照してください。
表 4.
UL
CSA (Pending)
VDE (Pending)
Recognized under 1577 Component Recognition
Program 1
Single Protection 2500 V RMS Isolation
Voltage
Approved under CSA Component
Acceptance Notice #5A
Reinforced insulation per CSA 60950-1-03 and
IEC 60950-1, 400 V rms (566 V peak) maximum
working voltage
File 205078
Certified according to DIN V VDE V 0884-10 (VDE V
0884-10):2006-12 2
Reinforced insulation, 560 V peak
File E214100
1
2
File 2471900-4880-0001
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 ADuM520x を確認テストします(リーク電流検出規定値 = 5µA)。
DIN V VDE V 0884-10 に従い、各 ADuM520x に 1,050 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 5.
Parameter
Symbol
Value
Unit
Conditions
Rated Dielectric Insulation Voltage
Minimum External Air Gap (Clearance)
L(I01)
2500
>8 min
V rms
mm
Minimum External Tracking (Creepage)
L(I02)
>8 min
mm
Minimum Internal Gap (Internal Clearance)
Tracking Resistance (Comparative Tracking Index)
Isolation Group
CTI
0.017 min
>175
IIIa
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 the insulation
DIN IEC 112/VDE 0303 Part 1
Material group (DIN VDE 0110, 1/89, Table 1)
Rev. 0
－ 7/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
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 6.
Description
Conditions
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
VIORM × 1.875 = VPR, 100% production test, tm = 1 sec, partial
discharge < 5 pC
VIORM × 1.6 = VPR, tm = 60 sec, partial discharge < 5 pC
Method a
After Environmental Tests Subgroup 1
After Input and/or Safety Test Subgroup 2 and
Subgroup 3
Highest Allowable Overvoltage
Safety-Limiting Values
Symbol
Characteristic
Unit
VIORM
I to IV
I to III
I to II
40/105/21
2
560
V peak
VPR
1050
V peak
896
672
V peak
V peak
VTR
4000
V peak
TS
IS1
RS
150
555
>109
°C
mA
Ω
VPR
VIORM × 1.2 = VPR, tm = 60 sec, partial discharge < 5 pC
Transient overvoltage, tTR = 10 sec
Maximum value allowed in the event of a failure
(see Figure 5)
Case Temperature
Side 1 IDD1 Current
Insulation Resistance at TS
VIO = 500 V
温度ディレーティング・カーブ
500
400
300
200
100
0
0
50
100
150
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
200
07540-005
SAFE OPERATING VDD1 CURRENT (mA)
600
図 5.温度ディレーティング・カーブ、DIN EN 60747-5-2 による安全な規定値のケース温度に対する依存性
Rev. 0
－ 8/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
推奨動作条件
表 7.
Parameter
Symbol
Min
Max
Unit
OPERATING TEMPERATURE
TA
−40
+105
°C
SUPPLY VOLTAGES 1
VDD1 @ VSEL = 0 V
VDD1 @ VSEL = VDD1 V
Minimum Load
Minimum Power-On Slew Rate
VDD
VDD
IISO(MIN)
VSLEW
3.0
4.5
10
150
3.6
5.5
V
V
mA
V/ms
1
各電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。
Rev. 0
－ 9/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
絶対最大定格
特に指定のない限り、周囲温度は 25 °C です。
表 9.50 年の最小寿命をサポートする最大連続動作電圧 1
表 8.
Parameter
Max
Unit
Reference Standard
Parameter
Rating
Storage Temperature (TST)
Ambient Operating Temperature (TA)
Supply Voltages (VDD, VISO)1
VISO Supply Current2
Input Voltage
(VIA, VIB, VE1, VE2,RCSEL, VSEL)1, 3
Output Voltage
(VOA, VOB)1, 3
Average Output Current per Data Output
Pin4
Common-Mode Transients5
−55°C to +150°C
−40°C to +105°C
−0.5 V to +7.0 V
100 mA
−0.5 V to VDDI + 0.5 V
AC Voltage
Bipolar Waveform
424
V peak
50-year minimum
lifetime
Unipolar Waveform
Basic Insulation
600
V peak
560
V peak
Maximum approved
working voltage per
IEC 60950-1
Maximum approved
working voltage per
IEC 60950-1 and
VDE V 0884-10
600
V peak
Reinforced Insulation
−0.5 V to VDDO + 0.5 V
−10 mA to +10 mA
DC Voltage
Basic Insulation
−100 kV/µs to +100 kV/µs
1
各電圧はそれぞれのグラウンドを基準とします。
2
VISO はサイド 2 の 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。
3
VDDIとVDDOは、それぞれチャンネルの入力側と出力側の電源電圧を表します。
PCBレイアウトのセクションを参照してください。
4
種々の温度に対する最大定格電流値については図 5を参照してください。
5
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を加えると、ラッチアップまたは恒久的損傷が生ずる
ことがあります。
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。
Rev. 0
Maximum approved
working voltage per
IEC 60950-1
Reinforced Insulation 560
V peak Maximum approved
working voltage per
IEC 60950-1 and
VDE V 0884-10
1
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
－ 10/23 －
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。
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
ピン配置およびピン機能説明
VDD1 1
16
VISO
GND1 2
15
GNDISO
14
VOA
VIB 4
RCIN 5
ADuM5200
13 VOB
TOP VIEW
(Not to Scale) 12 NC
RCSEL 6
11
VSEL
NC 7
10
VE2
GND1 8
9
GNDISO
07540-006
VIA 3
NC = NO CONNECT
図 6.ADuM5200 のピン配置
表 10.ADUM5200 のピン機能説明
ピン
番号
記号
説明
1
VDD1
1 次側電源電圧、3.0 V～5.5 V。
2、8
GND1
グラウンド 1。アイソレータ 1 次側のグラウンド・リファレンス。ピン 2 とピン 8 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。
3
VIA
ロジック入力 A。
4
VIB
ロジック入力 B。
5
RCIN
レギュレーション制御入力。このピンは、別デバイスからの RCOUT 信号に接続するか、またはロー・レベルに接続する必
要があります。RCSEL がロー・レベルの場合、このピンをハイ・レベルに接続しないでください。この組み合わせによ
り、2 次側に大きな電圧が発生して、ADuM5200 とこれから電源の供給を受けるデバイスが破壊される危険性がありま
す。
6
RCSEL
制御入力。セルフレギュレーション・モード (RCSEL = ハイ・レベル)または外部レギュレーションを可能にするスレー
ブ・モード (RCSEL = ロー・レベル)を設定します。このピンはハイ・レベルへ弱くプルアップされています。ノイズの多
い環境では、このピンをハイ・レベルまたはロー・レベルに接続してください。
7、12
NC
内部接続なし。
9、15
GNDISO
アイソレータ・サイド 2 のグラウンド基準。ピン 9 とピン 15 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。
10
VE2
データ・イネーブル入力。ハイ・レベルまたは未接続の場合、2 次側出力がアクティブになります。ロー・レベルの場
合、出力ハイ・インピーダンス状態になります。
11
VSEL
出力電圧の選択。VSEL = VISO の場合、VISO セット・ポイントは 5.0 V です。VSEL = GNDISO の場合、VISO セット・ポイント
は 3.3 V です。スレーブ・レギュレーション・モードではこのピンは無視されます。
13
VOB
ロジック出力 B。
14
VOA
ロジック出力 A。
16
VISO
2 次側電源電圧。2 次側の絶縁されたデータ・チャンネルと外部負荷に対する出力。
Rev. 0
－ 11/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
VDD1 1
16
VISO
GND1 2
15
GNDISO
VIA 3
14
VOA
RCIN 5
ADuM5201
13 VIB
TOP VIEW
(Not to Scale) 12 NC
RCSEL 6
11
VSEL
VE1 7
10
VE2
GND1 8
9
GNDISO
07540-007
VOB 4
NC = NO CONNECT
図 7.ADuM5201 のピン配置
表 11.ADuM5201 のピン機能説明
ピン
番号
記号
説明
1
VDD1
1 次側電源電圧、3.0 V～5.5 V。
2、8
GND1
グラウンド 1。アイソレータ 1 次側のグラウンド・リファレンス。ピン 2 とピン 8 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。
3
VIA
ロジック入力 A。
4
VOB
ロジック出力 B。
5
RCIN
レギュレーション制御入力。このピンは、別デバイスからの RCOUT 信号に接続するか、またはロー・レベルに接続する必要
があります。RCSEL がロー・レベルの場合、このピンをハイ・レベルに接続しないでください。この組み合わせにより、2 次
側に大きな電圧が発生して、ADuM5201 とこれから電源の供給を受けるデバイスが破壊される危険性があります。
6
RCSEL
制御入力。セルフレギュレーション・モード (RCSEL = ハイ・レベル)または外部レギュレーションを可能にするスレーブ・
モード (RCSEL = ロー・レベル)を設定します。このピンはハイ・レベルへ弱くプルアップされています。ノイズの多い環境
では、このピンをハイ・レベルまたはロー・レベルに接続してください。
7
VE1
データ・イネーブル入力。ハイ・レベルまたは未接続の場合、1 次側出力がアクティブになります。ロー・レベルの場合、
出力ハイ・インピーダンス状態になります。
9、15
GNDISO
アイソレータ・サイド 2 のグラウンド基準。ピン 9 とピン 15 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。
10
VE2
データ・イネーブル入力。ハイ・レベルまたは未接続の場合、2 次側出力がアクティブになります。ロー・レベルの場合、
出力ハイ・インピーダンス状態になります。
11
VSEL
出力電圧の選択。VSEL = VISO の場合、VISO セット・ポイントは 5.0 V です。VSEL = GNDISO の場合、VISO セット・ポイントは
3.3 V です。スレーブ・レギュレーション・モードではこのピンは無視されます。
12
NC
内部接続なし。
13
VIB
ロジック入力 B。
14
VOA
ロジック出力 A。
16
VISO
2 次側電源電圧。2 次側の絶縁されたデータ・チャンネルと外部負荷に対する出力。
Rev. 0
－ 12/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
VDD1 1
16
VISO
GND1 2
15
GNDISO
VOA 3
14
VIA
RCIN 5
ADuM5202
13 VIB
TOP VIEW
(Not to Scale) 12 NC
RCSEL 6
11
VSEL
VE1 7
10
NC
GND1 8
9
GNDISO
07540-008
VOB 4
NC = NO CONNECT
図 8.ADuM5202 のピン配置
表 12.ADuM5202 のピン機能説明
ピン
番号
記号
説明
1
VDD1
1 次側電源電圧、3.0 V～5.5 V。
2、8
GND1
グラウンド 1。アイソレータ 1 次側のグラウンド・リファレンス。ピン 2 とピン 8 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。
3
VOA
ロジック出力 A。
4
VOB
ロジック出力 B。
5
RCIN
レギュレーション制御入力。このピンは、別デバイスからの RCOUT 信号に接続するか、またはロー・レベルに接続する必要
があります。RCSEL がロー・レベルの場合、このピンをハイ・レベルに接続しないでください。この組み合わせにより、2 次
側に大きな電圧が発生して、ADuM5202 とこれから電源の供給を受けるデバイスが破壊される危険性があります。
6
RCSEL
制御入力。セルフレギュレーション・モード (RCSEL = ハイ・レベル)または外部レギュレーションを可能にするスレーブ・
モード (RCSEL = ロー・レベル)を設定します。このピンはハイ・レベルへ弱くプルアップされています。ノイズの多い環境
では、このピンをハイ・レベルまたはロー・レベルに接続してください。
7
VE1
データ・イネーブル入力。ハイ・レベルまたは未接続の場合、1 次側出力がアクティブになります。ロー・レベルの場合、
出力ハイ・インピーダンス状態になります。
9、15
GNDISO
アイソレータ・サイド 2 のグラウンド基準。ピン 9 とピン 15 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。
10、12
NC
内部接続なし。
11
VSEL
出力電圧の選択。VSEL = VISO の場合、VISO セット・ポイントは 5.0 V です。VSEL = GNDISO の場合、VISO セット・ポイントは
3.3 V です。
13
VIB
ロジック入力 B。
14
VIA
ロジック入力 A。
16
VISO
2 次側電源電圧。2 次側の絶縁されたデータ・チャンネルと外部負荷に対する出力。
Rev. 0
－ 13/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
表 13.真理値表(正論理)
RCIN
Input
RCSEL
Input
VSEL
Input1
VDDI
Input
VISO
Output
VIX
Input
VOX
Output
X
X
X
X
EXT-PWM 1
L
X
X
H
H
H
H
H
L
L
X
X
L
H
L
H
L
X
L
X
X
X
5.0 V
5.0 V
3.3 V
3.3 V
X
X
X
X
X
5.0 V
3.3 V
5.0 V
3.3 V
X
0V
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H
L
X
X
X
X
X
X
X
H
L
X
1
Operation
Master mode operation, self-regulating.
Power configuration not supported.
Power configuration not supported.
Master mode operation, self-regulating.
Slave mode operation, regulation from another isoPower part.
Low power mode, converter disabled.
Data outputs valid for any active power configuration.
Data outputs valid for any active power configuration.
Note: This combination of RCIN and RCSEL is prohibited. Damage occurs
on the secondary side of the converter due to excess output voltage at
VISO. RCIN must be either low or a PWM signal from a master isoPower
part.
PWM はレギュレーション制御信号です。 この信号は、RCSEL の値に応じて、2 次側レギュレータまたは RCIN 入力から発生されます。
Rev. 0
－ 14/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
代表的な性能特性
40
35
EFFICIENCY (%)
30
25
20
15
5V IN/5V OUT
3.3V IN/3.3V OUT
10
0
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
OUTPUT CURRENT (A)
POWER
DISSIPATION
2.5
2.0
1.5
1.0
IDD
0.5
07540-009
5
3.0
0
3.0
図 9.5 V/5 V と 3.3 V/3.3 V での電源効率
3.5
4.0
4.5
VDD1 (V)
5.0
5.5
6.0
図 12.VDD1 電源電圧対短絡入力電流および電力
OUTPUT VOLTAGE
(500mV/DIV)
1.0
0.9
0.7
0.6
0.4
0.3
5V IN/5V OUT
3.3V IN/3.3V OUT
0.2
0
0
0.02
0.04
0.06
IISO (A)
0.08
0.10
0.12
10% LOAD
07540-124
0.1
07540-012
90% LOAD
0.5
DYNAMIC LOAD
POWER DISSIPATION (W)
0.8
(100µs/DIV)
図 13. VISO 過渡負荷応答
5 V 出力、10%→90% の負荷ステップ
図 10.IISO 対総合消費電力
データ・チャンネルはアイドル
OUTPUT VOLTAGE
(500mV/DIV)
0.12
0.08
0.04
0.02
5V IN/5V OUT
3.3V IN/3.3V OUT
0
0
0.05
0.10
0.15
0.20
INPUT CURRENT (A)
0.25
0.30
10% LOAD
(100µs/DIV)
図 11.外部負荷の関数としての絶縁型出力電源電流 IISO
5 V/5 V と 3.3 V/3.3 V でダイナミック電流なし
Rev. 0
90% LOAD
07540-013
DYNAMIC LOAD
0.06
07540-010
OUTPUT CURRENT (A)
0.10
図 14. 過渡負荷応答
3 V 出力、10%→90% の負荷ステップ
－ 15/23 －
07540-011
IDD1 (A) AND POWER DISSIPATION (W)
3.5
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
20
25
BW = 20MHz
5V IN/5V OUT
3.3V IN/3.3V OUT
16
15
CURRENT (mA)
5V OUTPUT RIPPLE (mV)
20
10
12
8
5
4
–5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0
0
4.0
5
TIME (µs)
10
15
DATA RATE (Mbps)
20
25
07540-017
07540-014
0
図 18.逆方向データ・チャンネルあたりの ICH 電源電流
(15 pF 出力負荷)
図 15.90% 負荷での VISO = 5 V 出力電圧リップル
16
5
BW = 20MHz
5V
4
12
10
CURRENT (mA)
3.3V OUTPUT RIPPLE (mV)
14
8
6
3.3V
3
2
4
1
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
25
07540-018
0
25
07540-019
07540-015
2
0
4.0
0
TIME (µs)
5
10
15
DATA RATE (Mbps)
20
図 19.入力あたりの IISO(D) ダイナミック電源電流
図 16.90% 負荷での VISO = 3.3 V 出力電圧リップル
3.0
20
5V IN/5V OUT
3.3V IN/3.3V OUT
2.5
5V
3.3V
CURRENT (mA)
CURRENT (mA)
16
12
8
2.0
1.5
1.0
0.5
4
0
5
10
15
DATA RATE (Mbps)
20
25
07540-016
0
0
0
15
10
DATA RATE (Mbps)
20
図 20.出力あたりの IISO(D) ダイナミック電源電流
(15 pF 出力負荷)
図 17.順方向データ・チャンネルあたりの ICH 電源電流
(15 pF 出力負荷)
Rev. 0
5
－ 16/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
用語
tPLH 伝搬遅延
tPLH 伝搬遅延は、VIx 信号の立上がりエッジの 50%レベルから
VOx 信号の立上がりエッジの 50%レベルまで測定。
IDD1(Q)
IDD1(Q)は、VISO の外部負荷なしで、かつ I/O ピンは 2 Mbps 未満
で動作している(ダイナミック電源電流の増加なし)場合に、
VDD1 ピンに流れる最小動作電流です。IDD1(Q) は最小電流動作条
件を反映。
IDD1(D)
IDD1(D)は、最大ダイナミック負荷条件を表すフル容量負荷で、25
Mbps の最大データレートですべてのチャンネルが同時に駆動さ
れる場合の入力電源電流 (typ)です。出力の抵抗負荷はダイナミ
ック負荷と分けて扱います。
伝搬遅延スキュー(tPSK)
tPSK は、tPHL または tPLH におけるワーストケースの差であり、推
奨動作条件下で同一の動作温度、電源電圧、出力負荷で動作す
る複数のユニット間で測定されます。
チャンネル間マッチング
チャンネル間マッチングは、等しい負荷で動作する 2 つのチャ
ンネル間の伝搬遅延の差の絶対値を表します。
IDD1(MAX)
IDD1(MAX)は、フル・ダイナミック負荷条件かつフル VISO 負荷条
件での入力電流です。
最小パルス幅
最小パルス幅は、規定のパルス幅歪みが保証される最小のパル
ス幅。
tPHL 伝搬遅延
tPLH 伝搬遅延は、VIx 信号の立下がりエッジの 50%レベルから
VOx 信号の立下がりエッジの 50%レベルまで測定。
最大データレート
最大データレートは、規定のパルス幅歪みが保証される最高速
のデータレートです。
Rev. 0
－ 17/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
アプリケーション情報
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。バイパス・コンデンサを
2 mm より長いパターンで接続すると、データ破壊が生ずること
があります。両共通グラウンド・ピンがパッケージの近くに接
続されていない限り、ピン 1 とピン 8 の間およびピン 9 とピン
16 の間にバイパス・コンデンサを接続することも検討してくだ
さい。
BYPASS < 2mm
VDD1
ADuM520xは、VDD1 電源入力に対してヒステリシス付きの低電
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。
最適負荷レギュレーションのためには、10 mAの最小負荷電流が
推奨されます。これより小さい負荷では、狭いPWM パルスまた
は誤動作PWM パルスによりチップ上に大きなノイズが発生す
ることがあります。このような大きなノイズが発生すると、状
況によってはデータが破壊されることがあります。
ADuM520xは、他のisoPower デバイスへ接続できる外部レギュレ
ーション制御信号 (RCIN) を入力することができます。この機能
を使うと、接続なしで複数の電源モジュールを1個のレギュレータ
から制御することができます。マスター電源モジュールから制御
される場合、各VISO ピンを一緒に接続して各電源を追加するこ
とができます。帰還制御パスは1個だけなので、複数の電源がシ
ームレスに動作します。ADuM520xは自分自身のみをレギュレ
ーションするか、またはこの製品ラインの別のデバイスからレ
ギュレーションされることができます(スレーブ・デバイス)。
このデバイスは他のデバイスへレギュレーション信号を出力す
ることはできません。
PCBレイアウト
ADuM520x デ ジ タ ル ・ ア イ ソ レ ー タ に は 0.5 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。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 21参照)。
ピン 1 とピン 2 の間およびピン 15 とピン 16 の間にESRの小さ
いバイパス・コンデンサをチップ・パッドからできるだけ近い
場所に接続する必要があることに注意してください。
ADuM520x 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。バイパス・コンデンサは VDD1 につい
てはピン 1 とピン 2 の間に、VISO についてはピン 15 とピン 16
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、セラミック・コンデンサの使用が望まれます。
Rev. 0
VISO
GND1
GNDISO
VIA/VOA
VOA/VIA
VIB/VOB
VOB/VIB
RCIN
NC
VSEL
RCSEL
VE1/NC
VE2/NC
GND1
GNDISO
07540-020
ADuM520x の DC/DC コンバータ・セクションは、大部分の電
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。VDD1 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
3.3 V または 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 (VDD1)
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 21.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
電位差が表 8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。
ADuM520xは、フル負荷と最大速度で動作する場合約 1 Wを消
費するパワー・デバイスです。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 21のボード・
レイアウトに、ピン 2、ピン 8、ピン 9、ピン 15 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
ADuM520x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、回
路ボードのグラウンド・プレーンと電源プレーンを伝搬して、1
次側と 2 次側のグラウンド・プレーンの間で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。特にADuM520xに対する最新のPCB
レイアウト推奨事項については、www.analog.comをご覧くださ
い。
－ 18/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
100
MAXIMUM ALLOWABLE MAGNETIC FLUX
DENSITY (kgauss)
伝搬遅延パラメータ
伝搬遅延時間は、ロジック信号がデバイスを通過するのに要す
る時間を表すパラメータです。ロジック・ロー・レベル出力へ
の伝搬遅延は、ロジック・ハイ・レベルへの伝搬遅延と異なる
ことがあります。
50%
tPHL
50%
0.01
図 22.伝搬遅延パラメータ
0.001
1k
パルス幅歪みとはこれら 2 つの遅延時間の間の最大の差を意味
し、入力信号のタイミングが保存される精度を表します。
チャンネル間マッチングとは、1 つの ADuM520x デバイス内に
ある複数のチャンネル間の伝搬遅延差の最大値を意味します。
伝搬遅延スキューは、同じ条件で動作する複数の ADuM520x デ
バイス間での伝搬遅延差の最大値を表します。
DC精度と磁界耐性
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 5μs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(表 13参照)にされます。
0.1
100k
10k
1M
10M
MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz)
100M
図 23.最大許容外部磁束密度
例えば、磁界周波数= 1 MHz で、最大許容磁界= 0.2 Kgauss の場
合、受信側コイルでの誘導電圧は 0.25 V 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 へ減少されるため、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。
前述の磁束密度値は、ADuM520x 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 24 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。図か
ら読み取れるように、ADuM520x の耐性は極めて高く、影響を
受けるのは、高周波でかつデバイス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 ADuM520x から 5 mm の
距離まで近づける必要があります。
ADuM520x 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り、デコーダをセットまたはリ
セットさせる誤動作が発生することで決まります。この状態が
発生する条件を以下の解析により求めます。ADuM520x の 3 V
動作は最も敏感な動作モードであるため、この条件について調
べます。
MAXIMUM ALLOWABLE CURRENT (kA)
1000
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)∑rn2; n = 1、2、… 、N
ここで、
β =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)
DISTANCE = 1m
100
10
DISTANCE = 100mm
1
DISTANCE = 5mm
0.1
0.01
1k
10k
100k
1M
10M
MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz)
ADuM520x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 23のように計算されます。
07540-119
OUTPUT (VOX)
07540-118
tPLH
1
100M
07540-120
INPUT (VIX)
10
図 24.様々な電流値と ADuM520x 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、PCB 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。
Rev. 0
－ 19/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
消費電力
VDD1 電源入力は、iCoupler データ・チャンネルと電源コンバー
タへ電力を供給します。このため、データ・コンバータおよび
1 次側と 2 次側の I/O チャンネルに流れる静止電流を別々に求め
ることはできません。これらのすべての静止電力要求は、図 25
に示すようにIDD1(Q) 電流としてまとめてあります。総合IDD1 電
源電流は、静止動作電流、I/O チャンネルのダイナミック電流
IDD1(D)、すべての外部 IISO 負荷の電流の和に一致します。
IISO
CONVERTER
PRIMARY
IDDP(D)
PRIMARY
DATA I/O
2-CHANNEL
IAOD = 0.5 × 10−3 × (CL − 15) × VISO) × (2f − fr) f > 0.5 fr
SECONDARY
DATA I/O
2-CHANNEL
電流制限および熱過負荷保護
ダイナミック入力/出力電流は、リフレッシュ・レートfr より高
い速度でチャンネルが動作する場合にのみ流れます。 各チャン
ネルのダイナミック電流はデータレートにより決定されます。
図 17 に順方向チャンネル(入力はデバイス 1 次側)の電流を示し
ます。図 18 に逆方向チャンネル(入力はデバイス 2 次側)の電流
を示します。両値では 15 pF(typ)負荷を仮定しています。次の関
係を使うと、総合IDD1 電流を計算することができます。
IDD1 = (IISO × VISO)/(E × VDD1) + ∑ ICHn; n = 1～4
(1)
ここで、
IDD1 は総合電源入力電流。
ICHn は 1 チャンネルを流れる電流で、チャンネル方向に応じて
図 17または図 18から決定。
IISO は 2 次側外部負荷を流れる電流。
Eは 100 mA 負荷での電源効率で、図 9で注目するVISO 条件と
VDD1 条件から取得。
最大許容負荷からダイナミック出力負荷を減算すると、次のよ
うに最大外部負荷を計算することができます。
IISO(LOAD) = IISO(MAX) − ∑ IISO(D)n; n = 1～4
(3)
ここで、
CL は出力負荷容量(pF)。
VISO は出力電源電圧 (V)。
f は入力ロジック信号周波数(MHz)、入力データレートの 1/2 で
単位は Mbps。
fr は入力チャンネル・リフレッシュ・レート (Mbps)。
IISO(D)
図 25.ADuM520x 内部の消費電力
(2)
ここで、
IISO(LOAD)は、2 次側外部負荷へ供給できる電流。
IISO(MAX) は、VISO での最大 2 次側外部負荷電流。
IISO(D)n は、VISO から入力チャンネルまたは出力チャンネルへ流
れるダイナミック負荷電流(図 17および図 18参照)。ここに示し
たデータは、15 pF(typ)負荷を仮定しています。
Rev. 0
式 2 の IISO(LOAD)を求めるときは、2 次側追加出力電流 (IAOD)をチ
ャンネルごとに IISO(MAX)から減算します。
CONVERTER
SECONDARY
07540-021
IDD1(D)
式 1 の IDD1 を求めるときは、1 次側 の追加ダイナミック出力電流
(IAOD)を直接 IDD1 に加算します。2 次側の追加ダイナミック出力
電流 (IAOD) をチャンネルごとに IISO を加算します。
15 pF より大きい CL を持つ各出力チャンネルの場合は、追加容
量電源電流 は次式で与えられます。
E
IDD1(Q)
上記解析では、各データ出力に 15 pF の容量負荷を仮定してい
ます。容量負荷が 15 pF より大きい場合は、IDD1 と IISO(LOAD)の解
析に追加電流を含める必要があります。
ADuM520x は、熱過負荷保護回路により大きな消費電力による
損傷から保護されています。熱過負荷保護機能によりジャンク
ション温度を最大 150°C (typ)に制限しています。極限状態(周囲
温度が高く、消費電力が大きい)で、ジャンクション温度が
150°C を超え始めると、PWM がターンオフされて、出力電流が
ゼロに減少します。ジャンクション温度が 130°C (typ)を下回る
と、PWM が再びターンオンして、出力電流が公称値に戻りま
す。
VISO が グ ラ ウ ン ド へ 短 絡 す る ケ ー ス を 考 え ま す 。 ま ず 、
ADuM520xが最大電流に到達します。この最大電流はVDD1 に加
えられる電圧に比例します。コンバータの 1 次側で電力が消費
されます (図 12参照)。ジャンクションの自己発熱が大きくなる
ため温度は 150°Cを超えるので、サーマル・シャットダウンが
起動されて、PWMがターンオフされ、出力電流がゼロに減少し
ます。ジャンクション温度が低下し 130°Cを下回ると、PWMが
ターンオンするため、コンバータの 1 次側で再び電力が消費さ
れて、再びジャンクション温度が 150°C へ上昇します。130°C
と 150°Cの間でのこの熱発振により、出力が短絡している間デ
バイスはオン/オフを繰り返します。
温度制限保護機能は、偶発的な過負荷状態に対してデバイスを
保護することを目的としています。信頼度の高い動作のために
は、外部からデバイス消費電力を制限して、ジャンクション温
度が 130°C を超えないようにする必要があります。
－ 20/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
消費電力について
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202 の電源入力、1 次側データ入
力チャンネル、2 次側データ入力チャンネルはすべて、UVLO
回路により早期誤動作から保護されています。最小動作電圧よ
り下では、電源コンバータが発振器の非アクティブを維持する
ため、すべての入力チャンネル・ドライバとリフレッシュ回路
がアイドルになります。出力がハイ・インピーダンス状態に維
持されるため、パワーアップ動作とパワーダウン動作で不定状
態が送信されるのを防止します。
VDD1 へ電源を加えるとき、1 次側回路はアイドルになり 、
UVLO に設定されている電圧に到達するまでアイドルが維持さ
れます。この時点で、データ・チャンネルがデフォルトのロ
ー・レベル出力状態に初期化され、2 次側からデータ・パルス
を受信するまでこの状態が続きます。
1次側がUVLO スレッショールドを上回ると、データ入力チャン
ネルは入力をサンプルし、 エンコードしたパルスを非アクティ
ブの2次側出力チャンネルへ送信し始めます。2次側電源が確立さ
れるまで2次側入力からデータが到着しないため、1次側出力はデ
フォルトのロー・レベル状態を維持します。 1次側の発振器も動
作を開始し、2次側の電源回路へ電力を転送します。2次側 VISO 電
圧はこの時点でUVLO規定値を下回っています。2次側からレギ
ュレーション制御信号は発生されていません。この状況では1次
側の電源発振器はフリー・ランニングが可能で、2次側へ最大の
電力を供給し、この供給は2次側電圧がレギュレーション設定ポ
イントに上昇するまで続きます。これにより、VDD1 で大きな突
入過渡電流が発生します。レギュレーション・ポイントに到達
すると、レギュレーション制御回路はレギュレーション制御信
号を発生し、この制御信号が1次側発振器を変調します。VDD1
電流が減少し、負荷電流に比例するようになります。突入電流
は、図 12に示すように短絡電流より小さくなります。突入電流
の継続時間は、VISO 負荷条件とVDD1 ピンの電流に依存します。
2次側コンバータが1次側から電源を受けると、VISO 電圧は上昇
を開始します。2次側でUVLOに到達すると、2次側出力はデフォ
ルトのロー・レベル状態に初期化され、対応する1次側入力から
データが受信されるまでこのロー・レベル状態が続きます。2次
側が初期化された後に出力状態が1次側入力に対応するようにな
るまで最大1 µs必要になります。
がないことを検出して、出力をデフォルトのロー・レベル値に
設定します。
熱解析
ADuM520xは、分割されたリード・フレームに取り付けられた
4 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 3のθJAを反映します。
θJA 値は測定値に基づきます。この測定値は、デバイスを細いパ
ターンを持つJEDEC標準 4 層ボードに実装し、自然空冷で取得
します。通常の動作では、ADuM520x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が、PCBレイアウトの
セクションに示す推奨事項に従うと、PCBへの熱抵抗が小さく
なるため、高い周囲温度で熱余裕を大きくすることができます。
有効電力の増加
ADuM520x デバイスは、他の互換 isoPower デバイスと組み合わ
せて動作するようにデザインされています。RCIN ピンと RCSEL
ピンを使うと、RCIN ピンを経由して別のデバイスから PWM 信
号を受信することもできるため、その制御信号に対してスレー
ブとして動作することができます。RCSEL ピンでは、デバイス
のスタンドアロンのセルフレギュレーション動作またはスレー
ブ動作を選択します。ADuM520x がスレーブとして動作する場
合、マスター・デバイスからの PWM 信号により、電源がレギ
ュレーションされます。この機能を使うと、複数の isoPower デ
バイスを並列接続して、負荷を均等に分担させることができま
す。ADuM520x をスタンドアロン・ユニットとして構成すると、
自分自身の PWM 帰還信号を発生して、自分自身をレギュレー
ションします。
ADuM5000 はマスター・デバイスまたはスレーブ・デバイスと
して、ADuM5401、ADuM5402、ADuM5403、ADuM5404 はマ
スター/スタンドアロン・デバイスとしてのみ、ADuM520xはス
レーブ/ スタンドアロン・デバイスとしてのみ、それぞれ機能
することができます。これは、ADuM5000、ADuM520x、およ
びADuM5401～ADuM5404 は、表 14に示す特定のマスター/スレ
ーブ組み合わせでのみ使用できることを意味しています。
表 14.isoPower デバイスの可能な組み合わせ
2次側入力はその状態をサンプルして、1次側へ送信します。出
力は、2次側 がアクティブになった後約1 µsで有効になります。
2次側電源の充電レートは負荷条件、入力電圧、選択した出力電
圧レベルに依存するため、有効なデータが必要とされる前にコ
ンバータが安定するようにデザインで十分な時間を確保するよ
うに注意してください。
VDD1 から電源がなくなると、1次側コンバータとカプラは、
UVLO レベルに到達したときシャットダウンします。2次側は
電源の受け取りを停止して、放電を開始します。2次側出力は、
1次側から受信した直前の状態を維持します。UVLO レベルに
到達して出力がハイ・インピーダンス状態になるか、または2次
側電源が UVLOに到達する前に、出力が1次側入力からの動作
Rev. 0
Slave
Master
ADuM5000
ADuM5000
Yes
ADuM520x
Yes
ADuM5401 to
ADuM5404
No
No
No
No
ADuM520x
Yes
Yes
No
ADuM5401 to
ADuM5404
表 14に示すマスター構成とスレーブ構成のデバイスの可能な組
み合わせは、電源数とチャンネル数の任意の組み合わせに対応
できます。
表 15 に、isoPower デバイスで可能なデータ・チャンネル数とシ
ングル・ユニット電源数の組み合わせを示します。
－ 21/23 －
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
表 15.電源とデータ・チャンネルの構成
Number of Data Channels
Power Units
0
2
4
1-Unit Power
ADuM5000 master
ADuM520x master
ADuM5401 to ADuM5404 master
6
ADuM5401 to ADuM5404 master
ADuM121x
ADuM5000 master
ADuM5401 to ADuM5404 master
ADuM5401 to ADuM5404 master
ADuM520x slave
ADuM520x slave
ADuM520x slave
ADuM5000 master
ADuM5000 slave
ADuM5000 master
ADuM5000 slave
ADuM5401 to ADuM5404 master
ADuM5000 slave
ADuM5401 to ADuM5404 master
ADuM520x slave
ADuM5000 slave
ADuM520x slave
ADuM5000 slave
ADuM5000 slave
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、規制
当局が行うテストの他に、広範囲なセットの評価を実施して
ADuM520x の絶縁構造の寿命を測定しています。
アナログ・デバイセズは、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
に対する加速ファクタを求めました。これらのファクタを使う
と、実際の動作電圧での故障までの時間を計算することができ
ます。表 9に、バイポーラAC動作条件での 50 年のサービス寿
命に対するピーク電圧と最大CSA/VDE認定動作電圧を示します。
多くのケースで、実証された動作電圧は 50 年サービス寿命の電
圧より高くなっています。これらの高い動作電圧での動作は、
ケースによって絶縁寿命を短くすることがあります。
ADuM520x 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 26、図 27、図 28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。AC バイポーラ条件
での 50 年動作寿命の目標により、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。
RATED PEAK VOLTAGE
07540-121
絶縁寿命
とができます。表 9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 27または図 28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 9に示す 50 年寿命電圧値に制限する必要があります。
図 27に示す電圧は、説明目的のためにのみ正弦波としています。
すなわち、0 Vとある規定値との間で変化する任意の電圧波形と
することができます。規定値は正または負となることができま
すが、電圧は 0 Vを通過することはできません。
0V
図 26.バイポーラ AC 波形
RATED PEAK VOLTAGE
07540-122
3-Unit Power
ADuM5000 master
ADuM5000 slave
0V
図 27.ユニポーラ AC 波形
RATED PEAK VOLTAGE
07540-123
2-Unit Power
0V
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
Rev. 0
－ 22/23 －
図 28.DC 波形
ADuM5200/ADuM5201/ADuM5202
外形寸法
10.50 (0.4134)
10.10 (0.3976)
9
16
7.60 (0.2992)
7.40 (0.2913)
1.27 (0.0500)
BSC
0.30 (0.0118)
0.10 (0.0039)
COPLANARITY
0.10
10.65 (0.4193)
10.00 (0.3937)
8
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
0.75 (0.0295)
0.25 (0.0098)
2.65 (0.1043)
2.35 (0.0925)
SEATING
PLANE
45°
8°
0°
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
0.33 (0.0130)
0.20 (0.0079)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-013- AA
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.
032707-B
1
図 29.16 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-16)
寸法: mm (インチ)
オーダー・ガイド
Model
Number of
Inputs,
VDD1 Side
Number of
Inputs,
VDD2 Side
Maximum
Data Rate
(Mbps)
Maximum
Propagation
Delay, 5 V (ns)
Maximum
Pulse Width
Distortion (ns)
Temperature
Range
Package
Description
Package
Option
ADuM5200ARWZ 1 , 2
ADuM5200CRWZ1, 2
2
2
0
0
1
25
100
70
40
3
−40°C to +105°C
−40°C to +105°C
16-Lead SOIC_W
16-Lead SOIC_W
RW-16
RW-16
ADuM5201ARWZ1, 2
ADuM5201CRWZ1, 2
1
1
1
1
1
25
100
70
40
3
−40°C to +105°C
−40°C to +105°C
16-Lead SOIC_W
16-Lead SOIC_W
RW-16
RW-16
ADuM5202ARWZ1, 2
ADuM5202CRWZ1, 2
0
0
2
2
1
25
100
70
40
3
−40°C to +105°C
−40°C to +105°C
16-Lead SOIC_W
16-Lead SOIC_W
RW-16
RW-16
1
2
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、13 インチ(1,000 個)のテープおよびリール・オプションが指定されます。
Z = RoHS 準拠製品。
Rev. 0
－ 23/23 －