1、 热插拔双通道I2C隔离器ADuM1250/ADuM1251Rev. D Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specif_icatio
2、ns subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329
3、.4700 Fax: 781.461.3113 20062011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 功能框图 ENCODE DECODEDECODE ENCODEENCODE DECODEDECODE ENCODEVDD1SDA1SCL1GND1VDD2SDA2SCL2GND21234876506113-001图1. ADuM1250 ENCODE DECODEENCODE DECODEDECODE ENCODEVDD1SDA1SCL1GND1VDD2SDA2SCL2GND21234876506113-002图2. ADuM1251 1受美国
4、专利5,952,849号、6,873,065号和7,075,329号保护。产品特性双向I2C通信 开漏接口 适合热插拔应用 30 mA吸电流能力 工作频率：1,000 kHz 电源电压/逻辑电平：3.0 V至5.5 V 8引脚SOIC封装，符合RoHS标准 工作温度最高可达： 125C 通过汽车应用认证 安全和法规认证 UL认证 1分钟2,500 Vrms，符合UL 1577 CSA元件验收通知#5A VDE合格证书 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12 VIORM= 560 V峰值应用I2C、SMBus或PMBus接口隔离 多级I2C接口 电
5、源 网络 以太网供电 混合动力汽车电池管理概述ADuM1250/ADuM12511均为热插拔数字隔离器，内置非闩锁双向通信通道，且与I2C接口兼容。这样就不需要将I2C信号分成单独的发送信号与接收信号，供独立光耦合器使用。ADuM1250提供两个双向通道，支持完全隔离的I2C接口。ADuM1251提供一个双向通道和一个单向通道，适合不需要双向时钟的应用。ADuM1250和 ADuM1251均内置热插拔电路，可防止将无源卡插入有源总线时产生干扰数据。这些隔离器都采用ADI公司的i Coupler芯片级变压器技术。i Coupler是磁隔离技术，其功能、性能、尺寸和功耗均优于光耦器件。ADuM12
6、50/ADuM1251将 iCoupler通道与半导体电路集成，在小型封装中实现完全隔离的I2C接口ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供的最新英文版数据手册。的最新英文版数据手册。Rev. D | Page 2 of 12 目录产品特性 . 1应用 1功能框图 . 1概述 1修订历史 . 2技术规格 . 3电气特性 3封装特性 5法规信息 . 5隔离和安全相关特性 5DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)隔离特性 . 6建
7、议工作条件 . 6ADuM1250/ADuM1251 绝对最大额定值 7ESD警告 . 7引脚配置和功能描述 8测试条件 . 9应用信息 . 10功能描述 . 10启动 10典型应用图 11磁场抗扰度 . 11外形尺寸 12订购指南 . 12汽车应用级产品 12修订历史2011年7月修订版C至修订版D 更改“典型应用图”部分 112010年5月修订版B至修订版C 更改“产品特性”部分和“应用”部分 . 1将 VDD1 = 5 V且 VDD2= 5 V更改为VDD1= 3.3 V或 5 V且 VDD2= 3.3 V或5 V 3将 VDD1= 5 V且 VDD2= 5 V更改为VDD1= 3.3
8、V或 5 V且 VDD2= 3.3 V或5 V . 4更改“典型应用图”部分和图9 11更改“订购指南”. 12增加“汽车应用级产品”部分 . 122009年12月修订版A至修订版B 更改“产品特性”部分 1更改表7中的工作温度(TA)参数 6更改表8中的工作环境温度(TA)参数 7更改“订购指南” 122007年6月修订版0至修订版A 全面更新VDE认证 1更改“产品特性”和注释1 . 1更改表4和表5 . 5更改表6 . 6更新“外形尺寸”. 12更改“订购指南”. 122006年10月修订版0：初始版Rev. D | Page 3 of 12 技术规格电气特性 直流规格1除非另有说明，所
9、有最小值/最大值规格适用于整个推荐的工作范围。除非另有说明，所有的典型值规格在TA= 25C、VDD1 = 3.3 V或5 V且VDD2 = 3.3 V或5 V条件下测得。表1 . 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件 ADuM1250 第1侧输入电源电流(5 V) IDD12.8 5.0 mA VDD1= 5 V 第2侧输入电源电流(5 V) IDD22.7 5.0 mA VDD2= 5 V 第1侧输入电源电流(3.3 V) IDD11.9 3.0 mA VDD1= 3.3 V 第2侧输入电源电流(3.3 V) IDD21.7 3.0 mA VDD2= 3.3 V ADuM12
10、51 第1侧输入电源电流(5 V) IDD12.8 6.0 mA VDD1= 5 V 第2侧输入电源电流(5 V) IDD22.5 4.7 mA VDD2= 5 V 第1侧输入电源电流(3.3 V) IDD11.8 3.0 mA VDD1= 3.3 V 第2侧输入电源电流(3.3 V) IDD21.6 2.8 mA VDD2= 3.3 V 漏电流 ISDA1 SDA2ISCL1 SCL20.01 10 A VSDA1= VDD1 SDA2= VDD2 VSCL1= VDD1 SCL2 = VDD2第1侧逻辑电平 逻辑输入阈值2VSDA1T SCL1T500 700 mV 逻辑低电平输出电压 V
11、SDA1OL SCL1OL600 900 mV ISDA1= ISCL1= 3.0 mA 600 850 mV ISDA1= ISCL1= 0.5 mA 输入/输出逻辑低电平差值3VSDA1 SCL150 mV 第2侧逻辑电平 逻辑低电平输入电压 VSDA2IL SCL2IL0.3 VDD2V 逻辑高电平输入电压 VSDA2IH SCL2IH0.7 VDD2 V 逻辑低电平输出电压 VSDA2OL SCL2OL400 mV ISDA2= ISCL2= 30 mA 1所有电压均参照各自的地。 2VIL0.7 V。 3 uni0394VS1= VS1OL VS1T。这是特定器件内输出逻辑低电平和输
12、入逻辑阈值之间的最小差值，可确保器件不会造成其所连接的总线出现闩锁。ADuM1250/ADuM1251 Rev. D | Page 4 of 12 交流规格1除非另有说明，所有最小值/最大值规格适用于整个推荐的工作范围。除非另有说明，所有的典型值规格在TA= 25C、VDD1= 3.3 V或5 V且VDD2 = 3.3 V或5 V条件下测得。参见图5。表2 . 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件 最高频率 1000 kHz 输出下降时间 5 V电源 4.5 V VDD1 VDD2 5.5 VCL1= 40 pFR1 = 1.6 kuni03A9CL2= 400 pFR2 = 1
13、80 uni03A9第1侧输出(0.9 VDD1至0.9 V) tf113 26 120 ns 第2侧输出(0.9 VDD2至0.1 VDD2) tf232 52 120 ns 3 V电源 3.0 V VDD1 VDD2 3.6 V CL1= 40 pFR1 = 1.0 kuni03A9 CL2= 400 pFR2 = 120 uni03A9第1侧输出(0.9 VDD1至0.9 V) tf113 32 120 ns 第2侧输出(0.9 VDD2至0.1 VDD2) tf232 61 120 ns 传播延迟 5 V电源 4.5 VDD1 VDD2 5.5 V CL1= CL2= 0 pF R1
14、= 1.6 kuni03A9R2 = 180 uni03A9第1侧至第2侧上升沿2tPLH1295 130 ns 第1侧至第2侧下降沿3tPHL12162 275 ns 第2侧至第1侧上升沿4tPLH2131 70 ns 第2侧至第1侧下降沿5tPHL2185 155 ns 3 V电源 3.0 V VDD1 VDD2 3.6 VCL1= CL2= 0 pF R1 = 1.0 kuni03A9 R2 = 120 uni03A9第1侧至第2侧上升沿2tPLH1282 125 ns 第1侧至第2侧下降沿3tPHL12196 340 ns 第2侧至第1侧上升沿4tPLH2132 75 ns 第2侧至第
15、1侧下降沿5tPHL21110 210 ns 脉冲宽度失真 5 V电源 4.5 V VDD1 VDD2 5.5 VCL1= CL2= 0 pF R1 = 1.6 k R2 = 180 第1侧至第2侧|tPLH12 tPHL12| PWD1267 145 ns 第2侧至第1侧|tPLH21 tPHL21| PWD2154 85 ns 3 V电源 3.0 V VDD1VDD2 3.6 V CL1= CL2= 0 pFR1 = 1.0 kR2 = 120 第1侧至第2侧|tPLH12 tPHL12|PWD12114 215 ns 第2侧至第1侧|tPLH21 tPHL21|PWD2177 135 n
16、s 共模瞬变抗扰度6|CMH| |CML| 25 35 kV/s 1所有电压均参照各自的地。 2tPLH12传播延迟根据第1侧输入逻辑阈值到0.7 VDD2输出值测得。 3tPHL12传播延迟根据第1侧输入逻辑阈值到0.4 V输出值测得。 4 tPLH21传播延迟根据第2侧输入逻辑阈值到0.7 VDD1输出值测得。 5tPHL21传播延迟根据第2侧输入逻辑阈值到0.9 V输出值测得。 6CMH是在维持VO 0.8 VDD2时能保持的最大共模电压压摆率。CML是在维持VO175 V DIN IEC 112/VDE 0303第1部分 隔离组 IIIa 材料组(DIN VDE 0110，1/89，表
17、1) 最大工作电压下具有50年使用寿命 VIORM565 V峰值隔离栅两端持续的峰值电压 ADuM1250/ADuM1251 Rev. D | Page 6 of 12 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10)隔离特性 此隔离器适合安全限制数据范围内的增强隔离。通过保护电路保持安全数据。封装上的星号 (*)标志表示通过560 V峰值工作电压的DIN V VDE V 0884-10认证。表6 . 描述 条件 符号 特性 单位 DIN VDE 0110装置分类 额定电源电压 150 V rms I 至IV 额定电源电压 300 V rms I至 III 额定电源电压
18、400 V rms I 至II 环境分类 40/105/21 污染度(DIN VDE 0110，表1) 2 最大工作绝缘电压 VIORM560 V峰值输入至输出测试电压，方法B1 VIORM 1.875 = VPR，100%生产测试，tm= 1秒，局部放电109 CASE TEMPERATURE (C)SAFETY-LIMITINGCURRENT (mA)0035050 100 150 2005030015010020025006113-003图3. 热减额曲线，依据DIN V VDE V 0884-10获得的安全限值与壳温的关系建议工作条件 表7 . 参数 额定值 工作温度(TA) A 级
19、40C 至 +105C S 级 40C 至 +125C 电源电压(VDD1、VDD2)13.0 V至 5.5 V 输入/输出信号电压(VSDA1, VSCL1,VSDA2,VSCL2) 5.5 V 容性负载 第1侧(CL1) 40 pF 第2侧(CL2) 400 pF 静态输出负载 第1侧(ISDA1,ISCL1) 0.5 mA 至3 mA 第2侧(ISDA2,ISCL2) 0.5 mA 至 30 mA 1所有电压均参照各自的地。有关外部磁场抗扰度的数据，参见“应用信息”部分。 ADuM1250/ADuM1251 Rev. D | Page 7 of 12 绝对最大额定值除非另有说明，环境温度
20、 = 25C。表8 . 参数 额定值 存储温度(TST) 55C 至 + 150C 工作环境温度(TA) A级 40C 至 + 105C S级 40C 至 +125C 电源电压(VDD1,VDD2)10.5 V至 +7.0 V 输入/输出电压 第1侧(VSDA1,VSCL1)10.5 V 至 VDD1+ 0.5 V 第2侧(VSDA2, VSCL2)1 0.5 V 至 VDD2+ 0.5 V 每个引脚的平均输出电流2第1侧(IO1) 18 mA 第2侧(IO2) 100 mA 共模瞬变3100 kV/s至 + 100 kV/s 1 所有电压均参照各自的地。 2不同温度下的最大额定电流值参见图3
21、。 3指隔离栅上的共模瞬变。超过绝对最大额定值的共模瞬变可能导致闩锁或永久损坏。ADuM1250/ADuM1251 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性。ESD(静电放电)敏感器件。带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。Rev. D | Page 8 of 12 引脚配置和功
22、能描述VDD11SDA12SCL13GND14VDD28SDA27SCL26GND25ADuM1250/ADuM1251TOP VIEW(Not to Scale)06113-004图4. ADuM1250/ADuM1251引脚配置 表9. ADuM1250引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 1 VDD1电源电压(3.0 V至5.5 V)。 2 SDA1 数据输入/输出(第1侧)。 3 SCL1时钟输入/输出(第1侧)。 4 GND1 地1。隔离器第1侧的接地基准点。 5 GND2地2。隔离器第2侧的隔离接地基准点。 6 SCL2时钟输入/输出(第2侧)。 7 SDA2 数据输入/输出(第
23、2侧)。 8 VDD2电源电压(3.0 V至5.5 V)。 表10. ADuM1251引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 1 VDD1电源电压(3.0 V至5.5 V)。 2 SDA1 数据输入/输出(第1侧)。 3 SCL1时钟输入(第1侧)。 4 GND1地1。隔离器第1侧的接地基准点。 5 GND2地2。隔离器第2侧的隔离接地基准点。 6 SCL2时钟输出(第2侧)。7 SDA2 数据输入/输出(第2侧)。 8 VDD2电源电压(3.0 V至5.5 V)。 ADuM1250/ADuM1251 Rev. D | Page 9 of 12 测试条件ADuM1250/ADuM1251 EN
24、CODE DECODEDECODE ENCODEENCODE DECODEDECODE ENCODEVDD1SDA1SCL1VDD2SDA2SCL2CL2GND21238765GND14CL2R2 R2CL1CL1R1 R106113-005图5. 时序测试图 Rev. D | Page 10 of 12 应用信息ENCODE DECODEDECODE ENCODEENCODE DECODEDECODE ENCODEVDD1SDA1SCL1VDD2SDA2SCL2CLGND21238765GND14CLR2 R206113-006图6. ADuM1250框图MINIMUM RECOMMENDE
25、DOPERATING SUPPLY, 3.0VMINIMUM VALID SUPPLY, 2.5VINTERNAL STARTUPTHRESHOLD, 2.0V40sSUPPLY VALID06113-007图7. 启动条件 (电源压摆率 12.5 V/ms )40sSUPPLY VALIDMIN. RECOMMENDEDOPERATING SUPPLY, 3.0VMIN. VALID SUPPLY, 2.5VINTERNAL STARTUPTHRESHOLD, 2.0V06113-008图8. 启动条件 (电源压摆率 12.5 V/ms )ADuM1250/ADuM1251 功能描述ADuM
26、1250/ADuM1251在每一侧上都与双向 I2C信号接口。在内部，I2C接口拆分成以相反方向通过各自专用i Coupler隔离通道通信的两个单向通道。其中一个通道(图6 所示各通道对的下方通道)检测第 1侧 I2C引脚的电压状态，并将其状态传送至相应的第2侧I2C引脚。第 1侧和第2 侧 I2C引脚设计用来与采用3.0V至 5.5V工作电压范围的I2C总线接口。任一引脚上的逻辑低电平均会导致相对引脚被拉低，足以满足总线上其它I2C设备的逻辑低电平阈值要求。通过保证 SDA1或 SCL1处的输入低电平阈值至少比相同引脚处输出低电平信号小50mV，避免出现I2C总线竞争。这样可防止第1 侧的输
27、出逻辑低电平被传送回第2 侧并拉低I2C总线。由于第2 侧逻辑电平/ 阈值是标准I2C值，因此通过第2 侧引脚连接到总线的多个ADuM1250/ADuM1251器件可以彼此通信以及与兼容I2C的其它器件通信。I2C兼容性和I2C一致性之间存在区别。I2C兼容性是指器件的逻辑电平不一定满足 I2C规格要求但仍允许该器件与I2C兼容型器件通信的情况。I2C一致性是指器件的逻辑电平满足I2C规格要求的情况。不过，由于第1 侧引脚具有经过修改的输出电平/ 输入阈值，因此 ADuM1250/ADuM1251的该侧只能与符合 I2C标准的器件通信。也就是说，ADuM1250/ADuM1251的第2侧符合I
28、2C标准，第1侧仅兼容I2C。输出逻辑低电平与VDD1和 VDD2电压无关。第1 侧的输入逻辑低电平阈值也与VDD1无关。不过，第2侧的输入逻辑低电平阈值则设计为0.3 VDD2，与I2C要求保持一致。第1侧和第2侧引脚具有开集输出，其高电平通过上拉电阻设为相应的电源电压。启动VDD1和 VDD2电源均具有欠压闭锁功能，以确保信号通道仅在满足特定条件情况下才工作。这样可以避免上电/关断期间输入逻辑低电平信号意外拉低I2C总线。必须满足以下两个条件，才会使能信号通道： 两个电源均必须至少为2.5 V。 两个电源超过内部启动阈值2.0 V后必须过去至少40 uni03BCs。 在两个电源达到上述两
29、个条件之前， ADuM1250/ADuM1251输出会被拉高，确保启动期间总线不会出现任何干扰。图7和图8显示了快速和低输入电源压摆率的电源条件。Rev. D | Page 11 of 12 典型应用图VDD1GND1SDA1GND2VDD2SDA2ADuM1250SCL1SCL2I2C BUS1234876506113-009OPTIONAL200图9. 采用ADuM1250的典型隔离I2C接口MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz)100MAXIMUMALLOWABLEMAGNETICFLUXDENSITY(kgauss)0.0011M100.011k 10k 10M0.
30、11100M100k06113-010图10. 最大允许外部磁通密度06113-011MAGNETIC FIELD FREQUENCY (Hz)MAXIMUMALLOWABLECURRENT(kA)10001001010.10.01M001k01k1 100k 1M 10MDISTANCE = 5mmDISTANCE = 1mDISTANCE = 100mm图11. 不同电流至ADuM125x距离下的最大允许电流ADuM1250/ADuM1251 例如，在1 MHz的磁场频率下，最大允许0.2 K高斯的磁场在接收线圈可以感应出0.25 V的电压。这大约是检测阈值的 50%并且不会引起输出转换错
31、误。同样的，如果这样的情况在发送脉冲时发生(最差的极性)，这会使接收到的脉冲从大于1.0 V下降到0.75 V。注意，这仍然高于解码器检测阈值0.5 V。先前的磁通密度值对应于与ADuM125x变压器给定距离的额定电流幅度。图11表明这些允许的电流幅度是频率与所选距离的函数。如图 11所示， ADuM125x具有极强的抗干扰性能，仅在离器件很近的高频、大电流条件下才会受影响。在1 MHz时，0.5 kA电流必须置于距离ADuM125x 5 mm以内才会影响器件的工作。请注意 ,在强磁场和高频率的叠加作用下，印刷电路板走线形成的任何回路都会感应出足够大的错误电压，触发后续电路的阈值。在布局的时候
32、需要格外小心以避免发生这种情况。图 9所示为典型应用电路，其中包括第 1侧和第 2侧总线所需的上拉电阻。VDD1和 GND1之间以及VDD2和 GND2之间均需要介于0.1 uni03BCF和0.01 uni03BCF之间的旁路电容。如果环境温度介于 105C和 125C之间，则需要使用图9 所示的200uni03A9电阻来提供防闩锁功能。磁场抗扰度ADuM125x具有极强的抗扰性能，不易受外部磁场的影响。ADuM125x磁场抗扰度的限制由变压器接收线圈中的感应电压状态决定，电压足够大就会错误地置位或复位解码器。下面的分析说明此情况发生的条件。检测ADuM125x的 3V工作条件是因为这是最易
33、受干扰的工作模式。变压器输出端的脉冲幅度大于1.0 V。解码器的检测阈值大约是0.5 V,因此有一个0.5 V的噪声容限。接收线圈上的感应电压由以下公式计算：其中：是磁通密度(高斯)。 N是接收线圈匝数。 rn是接收线圈第n圈的半径(cm)。给定 ADuM1250接收线圈几何形状及感应电压，解码器最 多能够有0.5 V余量的50%，允许的最大磁场见图10所示计算。Rev. D | Page 12 of 12 外形尺寸CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF
34、 MILLIMETER EQUIVALENTS FORREFERENCE ONLYAND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA012407-A0.25 (0.0098)0.17 (0.0067)1.27 (0.0500)0.40 (0.0157)0.50 (0.0196)0.25 (0.0099)45801.75 (0.0688)1.35 (0.0532)SEATINGPLANE0.25 (0.0098)0.10 (0.0040)418 55.00(0.1968)4.80(0.1
35、890)4.00 (0.1574)3.80 (0.1497)1.27 (0.0500)BSC6.20 (0.2441)5.80 (0.2284)0.51 (0.0201)0.31 (0.0122)COPLANARITY0.10图12. 8引脚标准小型封装SOIC_N窄体(R-8)尺寸单位：mm和(inch)订购指南 型号1, 2输入通道数，VDD1侧 输入通道数，VDD2侧 最大数据速率(Mbps) 最大传播延迟(ns) 温度范围 封装描述封装选项 ADuM1250ARZ 2 2 1 150 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1250ARZ-RL7 2 2 1 150 8引脚 SOIC_N
36、 R-8 ADuM1250SRZ 2 2 1 150 40C 至 +125C 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1250 SRZ-RL7 2 2 1 150 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1250WSRZ 2 2 1 150 40C 至 +125C 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1250 WSRZ-RL7 2 2 1 150 40C 至 +125C 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1251ARZ 2 1 1 150 8引脚 SOIC_N R-8 ADuM1251ARZ-RL7 2 1 1 150 8引脚 SOIC_N R-8 1 Z = RoHS兼容器件。 2W =
37、通过汽车应用认证。I2C指最初由Philips Semiconductors(现为NXP Semiconductors)开发的一种通信协议。 . 20062011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D06113sc-0-7/11(D) ADuM1250/ADuM1251 汽车应用级产品ADuM1250W生产工艺受到严格控制，以提供满足汽车应用的质量和可靠性要求。请注意，车用型号的技术规格可能不同于商用型号；因此，设计人员应仔细阅读本数据手册的技术规格部分。只有显示为汽车应用级的产品才能用于汽车应用。欲了解特定产品的订购信息并获得这些型号的汽车可靠性报告，请联系当地ADI客户代表。40C 至 +125C40C 至 + 105C40C 至 + 105C40C 至 + 105C40C 至 + 105C
