具有內(nèi)置 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的 SPI 接口隔離器

出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于：2024-04-07 16:19:36 | 377 次閱讀

　　這種簡(jiǎn)單、緊湊的解決方案非常適合需要在工業(yè) PLC（可編程邏輯控制器）以及儀器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常見(jiàn)的不同接地電位進(jìn)行通信的隔離 SPI 數(shù)據(jù)。串行外設(shè)接口 (SPI) 是一種常用于微控制器和外設(shè) IC（例如傳感器、ADC、DAC 等）之間通信的協(xié)議。該項(xiàng)目基于ISOW7741帶有集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的四通道數(shù)字隔離器。對(duì)于許多工業(yè)控制應(yīng)用，微控制器和 I/O 模塊設(shè)備之間的通信路徑必須隔離。隔離有助于最大限度地減少噪聲和接地環(huán)路問(wèn)題，還可以保護(hù)昂貴的控制單元（MCU 或 FPGA）和設(shè)備操作員。該模塊可以解決所有這些問(wèn)題，內(nèi)置 DC-DC 轉(zhuǎn)換器具有很大的優(yōu)勢(shì)，可以為電路的輸出側(cè)供電，因此該項(xiàng)目可以使用單電源工作。DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸出可用于為外圍設(shè)備供電，最大負(fù)載為5V DC輸入時(shí)可達(dá)100mA。
　　注 1：該項(xiàng)目需要兩個(gè)獨(dú)立的電源用于邏輯和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。如果電源要求在 3V 至 5.5V 之間，它也可以使用單電源工作，在這種情況下，將 CN1 的引腳 1(VL) 和引腳 1 (VD) CN3 以及 CN1 引腳 6 GD 和 CN3 引腳 2 GI 連接起來(lái)注 2：默認(rèn) DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸出為 5V DC，對(duì)于 3.3V 輸出，請(qǐng)勿安裝 R7 并使用 R9 0 歐姆電阻（V SEL引腳高 = 輸出 5V DC，V SEL引腳低 = 輸出 3.3V DC）特征
　　電源邏輯 1.71V 至 5.5V電源 DC-DC 轉(zhuǎn)換器 3V 至 5.5V單電源操作 3V 至 5.5V（邏輯電源 + DC-DC 電源）項(xiàng)目支持3.3V和5V接口數(shù)據(jù)通道最大負(fù)載 15mA (I/O)DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸出可為外圍設(shè)備提供高達(dá) 100mA 的負(fù)載（采用 5V 電源 DC-DC 轉(zhuǎn)換器）100 Mbps 數(shù)據(jù)速率隔離額定值 5000V-RMS通道隔離器和電源轉(zhuǎn)換器獨(dú)立供電±8 kV IEC 61000-4-2 跨隔離柵接觸放電保護(hù)低輻射、低噪聲的集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器發(fā)射經(jīng)過(guò)優(yōu)化，符合 CISPR 32 和 EN 55032 B 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，2 層板上的余量 >5 dB25 MHz 低頻電源轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)低噪聲性能低輸出紋波：24 mV高效率輸出功率最大負(fù)載效率：46%輸出功率高達(dá) 0.55W板載電源 LED（邏輯電源）接頭連接器方便連接PCB 尺寸 50.17 x 21.75 毫米DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入和輸出
　　DC-DC轉(zhuǎn)換器電源5V DC=輸出5V DC，負(fù)載電流110mADC-DC轉(zhuǎn)換器電源5V DC=輸出3.3V DC，負(fù)載電流140mADC-DC轉(zhuǎn)換器電源3.3V DC =輸出3.3V DC，負(fù)載電流60mA輸出功率（DC-DC轉(zhuǎn)換器）
　　集成隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器采用先進(jìn)的電路和片上布局技術(shù)來(lái)減少輻射發(fā)射并實(shí)現(xiàn)高達(dá) 46% 的典型效率。集成變壓器采用薄膜聚合物作為絕緣屏障?？墒褂?V SEL引腳將電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓控制為 3.3 V 或 5 V。有關(guān)輸出電壓選擇，請(qǐng)參閱注釋 2。
　　4 通道輸入/輸出
　　該項(xiàng)目擁有4條高速3正向1反向通道。前三個(gè)正向通道可用于 CS（片選）CLK、MI/SO，第四個(gè)反向通道可用于 MO/SI（斜線表示隔離器上特定輸入和輸出通道的連接）ISOW7741 器件是具有集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的高性能四通道數(shù)字隔離器。通常，數(shù)字隔離器需要兩個(gè)彼此隔離的電源來(lái)為設(shè)備的兩側(cè)供電。由于器件中集成了 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，器件內(nèi)部產(chǎn)生隔離電源，可用于為器件的隔離側(cè)和隔離側(cè)的外設(shè)供電，從而節(jié)省電路板空間。該器件采用單端 CMOS 邏輯開(kāi)關(guān)技術(shù)。
　　SPI 信號(hào)
　　SCLK：所有設(shè)備使用的同步時(shí)鐘。主機(jī)驅(qū)動(dòng)該時(shí)鐘，從機(jī)接收它。請(qǐng)注意，SCLK 可以被選通，并且不需要在 SPI 事務(wù)之間驅(qū)動(dòng)。MOSI：主機(jī)輸出，從機(jī)輸入。也稱(chēng)為主機(jī)上的 DO 或從機(jī)上的 DI。這是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)至 SPI 總線上所有從機(jī)的主要數(shù)據(jù)線。僅選定的從機(jī)時(shí)鐘來(lái)自 MOSI 的數(shù)據(jù)。MISO：主入，從出。也稱(chēng)為主站上的 DI 和從站上的 DO。這是由所選從機(jī)驅(qū)動(dòng)到主機(jī)的主要數(shù)據(jù)線。只有選定的從機(jī)可以驅(qū)動(dòng)該信號(hào)。CS：片選，該信號(hào)對(duì)于每個(gè)從機(jī)都是唯一的。當(dāng)有效時(shí)（通常為低電平），所選從機(jī)必須根據(jù) SCLK 轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng) MISO。
　　ISOW7741芯片概述
　　ISOW7741 器件是一款電流隔離的四通道數(shù)字隔離器，具有集成的高效、低輻射電源轉(zhuǎn)換器。集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可提供高達(dá) 500 mW 的隔離功率，從而無(wú)需在空間受限的隔離設(shè)計(jì)中使用單獨(dú)的隔離電源。該電源轉(zhuǎn)換器效率高，可在 –40°C 至 +125°C 的寬工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。該器件提供了改進(jìn)的發(fā)射性能，可簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)，并配備鐵氧體磁珠以進(jìn)一步減弱發(fā)射。ISOW7741 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了增強(qiáng)的保護(hù)功能，包括限制浪涌電流的軟啟動(dòng)、過(guò)壓和欠壓鎖定、EN_DC 直流引腳上的故障檢測(cè)、過(guò)載和短路保護(hù)、和熱關(guān)斷。ISOW7741 器件提供高電磁抗擾度，同時(shí)隔離 CMOS 或 LVCMOS 數(shù)字 I/O。信號(hào)隔離通道具有由雙電容二氧化硅 (SiO2) 絕緣柵隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用由薄膜聚合物作為絕緣材料隔開(kāi)的片上變壓器。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起，ISOW7741 可以在 3V 至 5.5V 的單電源電壓下工作。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。ISOW7741 器件提供高電磁抗擾度，同時(shí)隔離 CMOS 或 LVCMOS 數(shù)字 I/O。信號(hào)隔離通道具有由雙電容二氧化硅 (SiO2) 絕緣柵隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用由薄膜聚合物作為絕緣材料隔開(kāi)的片上變壓器。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起，ISOW7741 可以在 3V 至 5.5V 的單電源電壓下工作。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。ISOW7741 器件提供高電磁抗擾度，同時(shí)隔離 CMOS 或 LVCMOS 數(shù)字 I/O。信號(hào)隔離通道具有由雙電容二氧化硅 (SiO2) 絕緣柵隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用由薄膜聚合物作為絕緣材料隔開(kāi)的片上變壓器。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起，ISOW7741 可以在 3V 至 5.5V 的單電源電壓下工作。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。信號(hào)隔離通道具有由雙電容二氧化硅 (SiO2) 絕緣柵隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用由薄膜聚合物作為絕緣材料隔開(kāi)的片上變壓器。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起，ISOW7741 可以在 3V 至 5.5V 的單電源電壓下工作。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。信號(hào)隔離通道具有由雙電容二氧化硅 (SiO2) 絕緣柵隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用由薄膜聚合物作為絕緣材料隔開(kāi)的片上變壓器。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起，ISOW7741 可以在 3V 至 5.5V 的單電源電壓下工作。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起來(lái)提供 5 V 電壓。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。通過(guò)在 PCB 上將 VIO 和 VDD 連接在一起來(lái)提供 5 V 電壓。如果需要較低的邏輯電平，這些器件支持 1.71 V 至 5.5 V 邏輯電源 (VIO)，可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 電源轉(zhuǎn)換器電源 (VDD)。VISOIN 和 VISOOUT 需要在板上連接鐵氧體磁珠或通過(guò) LDO 饋送。
　　連接

　　CN1：引腳 1 邏輯電源 1.71V 至 5.5V，引腳 2 輸入 A，引腳 3 輸入 B，引腳 4 輸入 C，引腳 5 輸出 D，引腳 6 GNDCN2：引腳 1 DC-DC 轉(zhuǎn)換器輸出、引腳 2 輸出 A、引腳 3 輸出 B、引腳 4 輸出 C、引腳 5 輸入 D、引腳 6 GND 輸出CN3：DC-DC 轉(zhuǎn)換器 3V 至 5.5V DC 的引腳 1 輸入電源，引腳 2 GND 輸入CN4：引腳 1 + 外設(shè) DC-DC 輸出，引腳 2 = GND-輸出D1：電源 LED 邏輯電源

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