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数字隔离器-ADM2491E 参数信息

更新时间 2021-03-29 10:24:31 深圳盛高泰半导体科技有限公司阅读

604a995b44546[1].png 功能
隔离式RS-485/ RS-422收发器，可配置为半双工或全双工RS-485输入/输出引脚上具有±8 kV ESD保护，数据速率为16 Mbps符合ANSI TIA /EIARS-485-A-1998和ISO 8482：1987（E）

适用于5 V或3.3 V操作（VDD1）

高共模瞬变抗扰度：> 25 kV /μs接收器具有开路，故障安全设计

总线上的32个节点

热关断保护安全和法规认证UL认证：

符合UL 1577的5000Vrms隔离电压持续1分钟

VDE合格证书

DIN IN VDE IN 0884-10（VDE IN 0884-10）：2006-12增强绝缘，

VIORM = 849 V峰值工作温度范围：

−40°C至+ 85°C宽体，16引脚SOIC封装

应用领域
隔离的RS-485 / RS-422接口工业现场网络INTERBUS多点数据传输系统

一般说明
ADM2491E是具有±8kV ESD保护的隔离式数据收发器，适用于多点传输线上的高速，半双工或全双工通信。对于半双工操作，发送器输出和接收器输入共享同一条传输线。发送器输出引脚Y在外部链接到接收器输入引脚A，发送器输出引脚Z在链接到接收器输入引脚B。

ADM2491E设计用于平衡传输线，并符合ANSI TIA / EIA RS-485-A-1998和ISO 8482：1987（E）。该器件采用了AnalogDevices，Inc.的iCoupler®技术，将3通道隔离器，三态差分线驱动器和差分输入接收器组合到一个封装中。

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目录
特点1...........................................................................................
应用1...........................................................................................
功能框图1...................................................................................
概述1...........................................................................................
修订历史记录2...........................................................................
规格3...........................................................................................
时序规格4...............................................................................
包装特点4 ...............................................................................
法规信息4 ...............................................................................
绝缘和安全相关规范5 ...........................................................
VDE 0884绝缘特性5..............................................................
绝对最大额定值6.......................................................................
防静电注意事项6 ...................................................................
引脚配置和功能描述7...............................................................
测试电路8 ...................................................................................
开关特性...................................................................................................
典型性能特征10 ..........................................................................
电路描述.12.................................................................................
电气隔离12..............................................................................
真相表12 ......................................................................................
热关断13..................................................................................
故障安全接收器输入13..............................................................
磁场抗扰度13..........................................................................
应用信息14.............................................................................................
隔离电源电路14......................................................................
PCB布局14 .........................................................................
典型应用15..............................................................................
外形尺寸16..................................................................................
订购指南16..............................................................................

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规格
所有电压均相对于其各自的地。 3.0 V≤VDD1≤5.5V， 4.5 V≤VDD2≤5.5V。除非另有说明，否则所有最小/最大规格均适用于整个建议的工作范围。所有典型规格均为TA = 25°C， VDD1 = VDD2 = 除非另有说明，否则为5.0V。

表格1

范围

象征

最小限度

典型

最大限度

单元

测试条件

电源电流
电源电流，逻辑侧TxD/ RxD数据

速率= 2MbpsTxD /RxD数据

速率=16 Mbps
电源电流，总线侧TxD/ RxD数据

速率=2 Mbps TxD/ RxD数据

速率=16 Mbps

IDD1

3.0

4.0

空载输出
半双工配置，RTERMINATION = 120Ω，请参见图5
空载输出
VDD2= 5.5V，半双工配置，
RTERMINATION= 120Ω，请参见图5

驱动程序

差分输出
差分输出电压，负载

∆|VOD |用于补充输出国

共模输出电压
∆|VOC |用于补充输出国

输出漏电流（Y，Z）

短路输出电流逻辑输入DE，

RE，TxD
输入阈值低输入阈值
高
输入电流

|VOD|

∆|VOD

VOC

∆|VOC

IOS

VIL
VIH
ITxD

2.0

1.5

-100

0.25×

VDD1

−10

+0.01

5.0
5.0
5.0
0.2
3.0
0.2
100

250

0.7×VDD1+10

µA

RL=100Ω（RS-422），请参见图3

RL= 54Ω（RS-485），请参见图3

−7 V≤VTEST1≤12 V，请参见图4

RL= 54Ω或100Ω，请参见图3
RL= 54Ω或100Ω，请参见图3
RL= 54Ω或100Ω，请参见图3

DE = 0 V, VDD2= 0 V或5 V, VIN= 12 V

DE = 0 V, VDD2= 0 V或5 V, VIN= −7 V

接收者
差分输入
差分输入阈值电压输入电压迟滞输入电流（A，B）

线路输入电阻逻辑输出
输出电压低输出

电压高短路电流
三态输出漏电流

VTH

VHYS

RIN
VOLXD

VOHRxD
IOZR

−0.2
−0.8

VDD1

-0.3

30
0.2

VDD1

-0.2

+0.2

+1.0

0.4

100

±1

kΩ

mA
µA

VOC= 0 V
VOC= 12 V
VOC=-7 V

IORxD= 1.5 mA，VA-VB =−0.2 V

IORxD= −1.5 mA，VA-VB =0.2 V

VDD1= 5.5 V，0 V OUT DD1

共模瞬态抗扰度

kV/µs

VSM=1kV，瞬变至幅度=800 V

1CM是在维持符合规范的工作状态下可以维持的最大共模电压压摆率。VCM是逻辑端和总线端之间的共模电势差。瞬态幅度是共模转换的范围。共模电压摆率适用于上升和下降的共模电压沿。

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时序规格
TA= −40°C至+ 85°C
表格2

范围

象征

最小限度

典型

最大限度

单元

测试条件

操控者
最大数据速率传播延迟
脉冲宽度失真

tPWD= |tPYLH− tPYHL|, tPWD= |tPZLH− tPZHL|

单端输出上升/下降时间使能时间
禁用时间

tPLH, tPHL

tPWD

tR, tF

Mbps
ns
ns
ns
ns
ns

RL= 54Ω，CL1=C L2=100 pF，参见图6和图10
RL= 54Ω，CL1=CL2=100 pF，参见图6和图10
RL= 54Ω，CL1=CL2=100 pF，参见图6和图10
RL= 110Ω，CL= 50 pF，请参见图8和图11
RL= 110Ω，CL= 50 pF，请参见图8和图11

接收者
传播延迟
脉冲宽度失真，启用时间
tPWD= |tPLH− tPHL|

禁用时间

tPLH, tPHL
PWD

60
10
13
13

ns
ns

CL=15pF，请参见图7和图12

RL=1kΩ，CL= 15 pF，请参见图9和图13

包装特性
表格3

范围

象征

最小限度

典型

最大限度

单元

测试条件

电阻（输入至输出）1

电容（输入到输出）1

输入电容2
输入IC结到外壳的热阻
输出IC结到外壳的热阻

RI-O

CI-O

CI
θJCI
θJCO

1012

°C / W
°C / W

f = 1兆赫
热电偶位于包装底侧中心

1被视为2端子设备的设备：引脚1，引脚2，引脚3，引脚4，引脚5，引脚6，引脚7，引脚8短路在一起，引脚9，引脚10，引脚11，引脚12，引脚12短路引脚13，引脚14，引脚15和引脚16短路在一起。
2输入电容是从任何输入数据引脚到地的电容。

法规信息
表格4

UL1

VDE2

在1577组件识别程序下得到认可

15000 V rms隔离电压

通过DIN V VDE V 0884-10（VDE V0884-10）认证：2006-122增强绝缘，峰值849 V

1根据UL 1577，通过施加≥6000 V rms的绝缘测试电压1秒钟（漏电检测极限= 10μA），对每个ADM2491E进行了验证测试。2根据DIN V VDEV 0884-10，每个ADM2491E均通过施加峰值≥1590V的绝缘测试电压1秒（局部放电检测极限=5pC）进行验证测试。

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绝缘和安全相关规范
表格5

范围

象征

价值

单元

情况

额定绝缘电压
最小外部气隙（间隙）
最小外部跟踪（爬电）
最小内部间隙（内部间隙）跟踪电阻（比较跟踪指数）隔离组

L（I01）
（LI02）
CTI

5000

7.7
8.1
0.017>175

IIIa

V rms

mm min
mm min
mm min

1分钟的持续时间
从输入端子到输出端子的测量，通过空气的最短距离
从输入端子到输出端子测量，沿机身的最短距离
通过绝缘的绝缘距离
DIN IEC 112/VDE 0303 Part 1
材料组（DIN VDE 0110，1/89）

VDE 0884绝缘特性
该隔离器仅在安全极限数据内适用于增强的电气隔离。必须通过保护电路来确保安全数据的维护。包装上的星号（*）表示VDE 0884认可的849 V峰值工作电压。
表格6

描述

象征

特征

单元

根据DIN VDE 0110的额定电源电压的安装分类≤300V均方根
≤450V均方根
≤600V rms气候分类
污染等级（DINVDE 0110，请参阅表1）最大工作绝缘电压
输入至输出测试电压，方法b1 VIORM×1.875=VPR，已通过100％生产测试，tm = 1秒，局部放电<5pC输入至输
出测试电压，方法a
经过环境测试，第1组
VIORM×1.6=VPR，tm= 60秒，部分放电<5 pC输入和/或安全测试后，第2组/第3组VIORM×1.2 = VPR，tm=60秒，部分放电<5 pC最高允许过电压（瞬态过电压，tTR= 10秒）
安全极限值（发生故障时允许的最大值，请参见图20）外壳温度输入电流输出电流
TS处的绝缘电阻，VIO = 500 V

VIORM
VPR

VPR

VTR

IS, INPUT

IS, OUTPUT

I to IV

I to II
I to II

40/105/21

1357

1018

150

265

335

>109

V peak
V peak

°C

Ω

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绝对最大额定值
除非另有说明，否则TA =25°C。每个电压都相对于其各自的接地。
表格7

范围

评分

贮存温度
环境工作温度VDD1
VDD2
逻辑输入电压

总线端子电压

逻辑输出电压
每个引脚的平均输出电流A，B，Y和Z引脚上的ESD（人体模
型）

θJA热阻

−55°C至+ 150°C

−40°C至+ 85°C

−0.5 V至+7 V
−0.5 V至+6 V
−0.5 V至VDD1+0.5 V

-9 V至+14 V
−0.5 V至VDD1+0.5 V

±35 mA
±8 kV
60°摄氏度/瓦

防静电注意事项

高于“绝对最大额定值”中列出的压力可能会导致设备永久损坏。这仅是压力等级；不暗示在这些或任何其他超出本规范操作部分指示的条件下的设备正常工作。长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能会影响设备的可靠性。绝对最大额定值仅适用于个别情况，不能组合使用。

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引脚配置和功能说明

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表格8.引脚功能说明

销号

助记符

描述

2, 8

7, 10

9, 15

VDD1

GND1

DE
TxD

NC
GND2

VDD2

电源（逻辑端）。需将电容器去耦至GND1；电容值应介于0.01μF和0.1μF

接地（逻辑端）。

接收器输出。接收器使能输入。低电平有效逻辑输入。当该引脚为低电平时，接收器使能；当该引脚为低电平时，接收器使能。

高的时候接收器已禁用。

驱动器使能输入。

高电平有效逻辑输入。

当该引脚为高电平时，驱动器（发送器）使能；

低电平时，驱动器被禁用。

传输数据。

没有连接。该引脚必须悬空。

接地（总线侧）。

驱动器同相输出。

驱动器反相输出。

接收器反相输入。

接收器同相输入。

电源（总线侧）。

需要将电容去耦至GND2；

电容值应介于0.01μF和0.1μF

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测试电路

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604bb6bdeb75d[1].png

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电路说明
电气隔离
在ADM2491E中，在接口的逻辑侧实现了电隔离。因此，该部分有两个主要部分：数字隔离部分和收发器部分（见图25）。施加到TxD引脚并参考逻辑接地（GND1）的驱动器输入信号通过隔离栅耦合，出现在参考隔离接地（GND2）的收发器部分。类似地，在收发器部分中以隔离接地为参考的接收器输入跨过隔离栅耦合，以出现在以逻辑接地为参考的RxD引脚上。

iCoupler 技术
使用iCoupler技术，数字信号通过隔离栅传输。该技术使用芯片级变压器绕组将数字信号从势垒的一侧磁耦合到另一侧。数字输入被编码为能够激励初级变压器绕组的波形。在次级绕组处，感应波形被解码为最初发送的二进制值。

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真值表
本节中的真值表使用表9中所示的缩写。
表格9.真值表缩写

字母		描述

H L I X Z NC		高水平低级不定不相关的高阻抗（关闭）断线

表10.传输

供应状况

输入项

产出

VDD1

VDD2

TxD

在

离开

在

离开

在

离开

表格11.接收

供应状况

输入项

输出

VDD1

VDD2

A-B（V）

接收器

在

离开

在

离开

>0.2
<−0.2
−0.2

L 或 NC

H
L 或 NC

L 或 NC

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热关机
ADM2491E内置热关断电路，可在故障情况下保护器件免受过度功耗的影响。将驱动器输出短路至低阻抗源会导致高驱动器电流。在这种情况下，热感测电路会检测芯片温度的升高，并禁用驱动器输出。该电路旨在在芯片温度达到150°C时禁用驱动器输出。设备冷却时，驱动程序会在140°C的温度下重新启用。故障安全接收器输入接收器输入具有故障安全功能，可确保当A和B输入悬空或开路时， RxD引脚上的逻辑高电平。

磁场抗扰度
因为iCoupler设备使用无芯技术，所以不存在磁性组件，并且不存在芯材料的磁饱和问题。因此， iCoupler器件具有无限的直流场抗扰性。以下分析定义了可能发生这种情况的条件。对ADM2491E的3 V工作条件进行了检查，因为它代表了最易受影响的工作模式。iCoupler交流磁场抗扰度的限制是由以下条件设置的：在接收线圈（在这种情况下为底部线圈）中感应出一个误差电压，该误差电压很大，可能会错误地设置或重置解码器。底部线圈两端的感应电压由下式给出：

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哪里（如果变压器输出处的脉冲大于幅度为1.0 V）：
β 是磁通密度（高斯）。
N是接收线圈的匝数。
rn 是接收线圈中第n匝的半径（ cm）。
解码器的感应阈值约为0.5V；因此，有一个0.5 V的裕度，其中感应电压可以是可以忍受的。给定接收线圈的几何形状，并强加要求感应电压最大为感应线圈的50％。
0.5 如图26所示，在解码器处的V裕度下，将计算出最大允许磁场。

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例如，在1 MHz的磁场频率下，最大允许磁场0.2 kgauss在接收线圈处感应出0.25 V的电压。这大约是检测阈值的50％，不会引起错误的输出转换。同样，如果这种事件在发射脉冲期间发生并且是最坏情况的极性，则它将降低接收到的脉冲的频率。> 1.0V至0.75 V-仍远高于解码器的0.5V检测阈值。
图27以更熟悉的数量显示了磁通密度值，例如在距ADM2491E变压器给定距离处的最大允许电流。

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结合强磁场和高频，印刷电路板走线形成的任何环路都可能感应出足够大的误差电压，从而触发后续电路的阈值。应谨慎安排此类走线的布局，以免发生这种情况。

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应用信息
隔离电源电路
ADM2491E需要在大约75 mA的电流下提供5 V的隔离电源（该电流取决于所使用的数据速率和端接电阻），以在VDD2和GND2引脚之间提供电源。可以使用带有中心抽头变压器和LDO的变压器驱动器电路来生成隔离的5V电源，如图28所示。中间抽头的变压器提供5 V电源的电气隔离。互感器的初级绕组被一对彼此相位相差180°的方波激励。一对肖特基二极管和一个平滑电容器用于产生来自次级绕组的整流信号。ADP3330线性稳压器提供稳定的稳压器
总线侧电路的电源（V ）的ADM2491E 。

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PCB布局
ADM2491E隔离式RS-485收发器不需要用于逻辑接口的外部接口电路。输入和输出电源引脚上需要电源旁路（参见图29）。VDD1的引脚1和引脚2之间以及VDD2的引脚15和引脚16之间方便地连接了旁路电容器。电容值应在0.01 F至0.1F之间。电容器两端与输入电源引脚之间的总引线长度不应超过20 mm。除非每个封装侧的接地对都靠近封装，否则也应考虑在引脚1和引脚8之间以及在引脚9和引脚16之间建立旁路。

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在涉及高共模瞬变的应用中，应注意确保隔离栅上的电路板耦合最小。此外，电路板的布局应设计成使得确实发生的任何耦合均会影响给定组件侧的所有引脚。如果不能确保这一点，可能会导致引脚之间的电压差超过器件的绝对最大额定值，从而导致闩锁或永久性损坏。

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典型应用
图30和图31显示了ADM2491E在半双工和全双工RS-485网络配置中的典型应用。 RS-485总线上最多可以连接32个收发器。为了使反射最小化，必须终止线路在接收端的特性阻抗中，主线外的短截线长度必须尽可能短。对于半双工操作，这意味着必须将线路的两端都端接，因为任一端都可以是接收端。

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