ADuM4160 ADuM4160 全速//低速 USB 数字隔离器——ADuM4160 一、功能描述 ADuM41601 是一款采用 ADI 公司 iCoupler 技术的 USB 端口隔离器，它将高速 CMOS 工艺与芯片级变压器技术相结合，可提供优异的工作性能，并且很容易与低速和全速 USB 兼容外设集成。 iCoupler 磁隔离技术（简称：磁耦）是 ADI 公司的一项专利隔离技术，是一种基于芯片 尺寸的变压器隔离技术，它采用了高速 CMOS 工艺和芯片级的变压器技术。所以，在性能、 功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器件（光耦）无法比拟的优势。由于磁隔离在设计上 取消了光电耦合器中影响效率的光电转换环节，因此它的功耗仅为光电耦合器的 1/6--1/10， 具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。同时也消除了光电 耦合中不稳定的电流传输率，非线性传输，温度和使用寿命等方面的问题。 许多微控制器 USB 只向外部引脚提供 D+和 D-线路。这在许多情况下都符合需求，因 为它仅需极少的外部器件，并简化了设计；不过，当需要隔离时，这会带来难题。由于 USB 线路必须在主动驱动 D+/D-与允许外部电阻设置总线状态之间切换，因此 ADuM4160 结构 既可以检测数据流向，同时能够控制输出缓冲的状态。数据流向根据一个个封包确定。 ADuM4160 将基于边沿检测 iCoupler 技术与内部逻辑结合使用，可实现透明、易于配 置、面对上游的端口隔离器。隔离上游端口具有电路简单、电源管理和操作稳健等多种优势 。 这款隔离器的传播延迟与标准集线器和电缆的传播延迟相当。它可以采用任一端上的 3.0 V 至 5.5 V 电源电压供电，并能在内部将该电压调节至信号电平，从而与 VBUS 直接相 连。ADuM4160 对上拉电阻进行隔离控制，以便外设能控制连接时序。该器件在空闲状态 下消耗的电流非常低，因此不需要挂起状态。 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第11页//共 7 页 ADuM4160 二、产品特性 ●兼容 USB 2.0 ●高共模瞬变抗扰度：>25 KV/us ●低速和全速数据传输速率：1.5 Mbps 和 ●16 引脚宽体 SOIC 封装 12 Mbps ●符合 RoHS 标准 ●双向通信 ●安全管理认证 ●隔离电压：5 KV UL 认证：5000 V rms 每分钟，通过 ●xD+ 和 xD- 线上具有短路保护 UL 1577 ●3.3 V 和 5 V（两种电源配置）工作 CSA 元件验收通知 #5A ●最大上游电流：7 mA 在速率 1.5 Mbps 时 IEC 60601-1：125 V rms （增强） ●最大上游电源电流： 8 mA 在速率 12 IEC 60950-1：380 V rms （增强） Mbps 时 VDE 符合证书 ●最大上游待机电流：2.3 mA DIN V VDE V 0884-10 （ VDE V ●增强的系统级 ESD 保护性能，符合 IEC 0884-10）： 2006-12 61000-4-x 标准 VIORM = 846 V peak ●工作温度最高可达 105 ℃ 图 1,ADuM4160 功能框图 三、应用 ●USB 外围设备隔离 ●隔离式 USB 集线器 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第22页//共 7 页 ADuM4160 四、芯片引脚配置和功能描述 图 2,ADuM4160 引脚图 引脚 2 和引脚 8 内部连接，建议连接两个 GND1。引脚 9 和引脚 15 内部连接，建议连接 两个 GND2。 图 1. 引脚配置 引脚 名称 说明 描述 1 VBUS1 电源 1 侧输入电源。隔离 4.5 V 至 5.5 V 的 USB 总线电源电压 ， 将 VBUS1 与 USB 电源总线相连接。隔离 3.3 V 电源电 压，将 VBUS1 与 VDD1 连接并与外部 3.3 V 电源 连 接 。 与 GND1 之间的旁路电容是必须的。 2 GND1 回路 1 侧隔离参考地。 3 VDD1 电源 4 PDEN 输入 5 SPU 输入 1 侧供应电源。隔离 4.5 V 至 5.5 V 的 USB 总线电源电压 ， 该 VDDI 引脚应与 GND1 引脚通过一旁路电容连接。信号 线可能需要上拉，例如 PDEN 和 SPU 与这个引脚连接时。 隔离 3.3 V 电源电压，将 VBUS1 与 VDD1 连接并与外部 3.3 V 电源连接。与 GND1 之间的旁路电容是必须的。 下拉使能。此引脚检测复位信号。在标准工作状态下，这个 引脚连接到 VDD1。在复位时连接到 GND1，同时下游下拉 电阻断开，允许缓冲阻抗测量。 上游缓冲速度选择。高电平输入有效。当 SPU 为高时，选 择全速转换率，时钟和逻辑规则；当 SPU 为低时，选择低 速转换率，时钟和逻辑规则。这个引脚输入必须置高或置低 ， 且必须与引脚 13 相匹配。 6 UD- 输入/输出 上游 D-。 7 UD+ 输入/输出 上游 D+。 8 GND1 回路 1 侧隔离参考地。 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第33页//共 7 页 ADuM4160 9 GND2 回路 2 侧隔离参考地。 10 DD+ 输入/输出 下游 D+。 11 DD- 输入/输出 下游 D-。 12 PIN 输入 上游上拉使能。此引脚可接 VDD2 或由外部信号控制，当此 脚为高电平时，USB 可枚举正常工作；当此引脚为低时， UD+、UD-、DD+、DD-均为高阻状态。 13 SPD 输入 下游缓冲速度选择。高电平输入有效。当 SPD 为高时，选 择全速转换率，时钟和逻辑规则；当 SPD 为低时，选择低 速转换率，时钟和逻辑规则。这个引脚输入必须置高或置低 ， 且必须与引脚 5 相匹配。 14 VDD2 电源 15 GND2 回路 2 侧供应电源。隔离 4.5 V 至 5.5 V 的 USB 总线电源电压 ， 该 VDDI 引脚应与 GND2 引脚通过一旁路电容连接。信号 线可能需要上拉，例如 SPD 与这个引脚连接时。隔离 3.3 V 电源电压，将 VBUS2 与 VDD2 连接并与外部 3.0 V 至 3.3 V 电源连接。与 GND2 之间的旁路电容是必须的。 2 侧隔离参考地。 16 VBUS2 电源 2 侧输入电源。隔离 4.5 V 至 5.5 V 的 USB 总线电源电压 ， 将 VBUS2 与 USB 电源总线相连接。隔离 3.3 V 电源电 压，将 VBUS2 与 VDD2 连接并与外部 3.0 V 至 3.3 V 电 源连接。与 GND2 之间的旁路电容是必须的。 五、真值表 VSPU 输入 VBUS1,VDD1 状态 VUD+,VUD状态 VSPD 输入 VBUS2,VDD2 状态 VDD+,VDD状态 VPIN 输入 高电平 有效 工作 高电平 有效 工作 高电平 低电平 有效 工作 低电平 有效 工作 高电平 低电平 有效 工作 高电平 有效 工作 高电平 高电平 有效 工作 低电平 有效 工作 高电平 任意电平 有效 高阻 任意电平 有效 高阻 低电平 任意电平 无效 任意电平 任意电平 有效 高阻 任意电平 任意电平 有效 高阻 任意电平 无效 任意电平 任意电平 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第44页//共 7 页 ADuM4160 六、典型电路连接 图 3. 隔离外围 USB 端口电路连接图 图 4. 隔离 USB 集线器电路连接图 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第55页//共 7 页 ADuM4160 图 5. 采用 ADuM5000 隔离电源供电的电路连接图 七、管脚封装图 以上数据单位为 mm（inch） 八、订购信息 型号 速率 包装形式 最小包装 封装 无铅状态 ADuM4160BRWZ 460Kbps 管装 37 量 SOIC16 WIDE 无铅 ADuM4160BRWZ-RL 460Kbps 卷带 1000 SOIC16 WIDE 无铅 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第66页//共 7 页 ADuM4160 声 明 本中文资料是根据 ADI 官方提供的英文数据手册相关内容翻译和直接引用而得。仅用于帮助工程师更 快更好的了解该芯片基本功能，译文中可能存在文字组织或翻译错误，不对文档中存在的翻译差异及由此 产生的错误负责。最终解释权归北京晶圆智通科技有限公司所有，未经本公司授权，任何单位及个人不得 非法修改、拷贝和盈利。本公司拥有对此资料所有权及修改权且无需提前通知客户的权利。如需涉及更准 确性的资料，请参考原始英文版本资料。 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADuM4160.pdf 版本信息 题目：全速/低速 USB 数字隔离器——ADuM4160 来源:北京晶圆智通科技有限公司 更新时间：2009-11 V1.3 www.adum.com.cn Http:// Http://www.adum.com.cn 第77页//共 7 页