ADuM5020/ADuM5028：低輻射隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換器是保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵組件。今天，我們來深入探討ADI公司的ADuM5020和ADuM5028這兩款低輻射隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換器，看看它們有哪些獨特的性能和應(yīng)用優(yōu)勢。

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產(chǎn)品特性亮點

集成isoPower技術(shù)

ADuM5020和ADuM5028采用了isoPower集成隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換技術(shù)。ADuM5020能提供高達100 mA的輸出電流，ADuM5028則可提供60 mA的輸出電流，能滿足不同應(yīng)用場景的功率需求。

低輻射性能

在2層PCB上滿載運行時，這兩款轉(zhuǎn)換器能夠滿足CISPR22 Class B的輻射限制，這對于對電磁兼容性要求較高的應(yīng)用來說是非常重要的特性。

多種封裝選擇

ADuM5020采用16引腳SOIC_W封裝，最小爬電距離為7.8 mm；ADuM5028采用8引腳SOIC_IC封裝，最小爬電距離為8.3 mm。不同的封裝形式可以適應(yīng)不同的空間和設(shè)計要求。

高溫工作能力

它們能夠在高達125°C的溫度下正常工作，適應(yīng)較為惡劣的工業(yè)環(huán)境。

安全與法規(guī)認證

產(chǎn)品獲得了多項安全和法規(guī)認證，如UL 1577（(V{ISO }=3000 Vrms) ，持續(xù)1分鐘）、IEC / EN / CSA 62368 - 1、IEC / CSA 60601 - 1、IEC / CSA 61010 - 1、CQC GB 4943.1等，DIN EN IEC 60747 - 17（VDE 0884 - 17）認證也在進行中，(- V{IORM }=565 Vpeak) ，為產(chǎn)品的安全性提供了可靠保障。

電氣特性詳解

不同輸入輸出組合下的性能

文檔中詳細給出了不同輸入輸出電壓組合下的電氣特性。以5 V輸入/5 V輸出為例，ADuM5020 - 5BRIZ的輸出電壓設(shè)定點在4.75 - 5.25 V之間（IISO = 10 mA時），線路調(diào)節(jié)率為2 mV/V（IISO = 50 mA，VDDP = 4.5 V - 5.5 V），負載調(diào)節(jié)率在1 - 5%（IISO = 10 mA - 90 mA）。ADuM5028 - 5BRIZ也有類似的性能指標，只是在輸出電流等方面有所差異。

效率與熱性能

在效率方面，以IISO (MAX) 為例，ADuM5020在IISO = 100 mA、TA = 25°C時效率為33%，ADuM5028在IISO = 60 mA、TA = 25°C時效率同樣為33%。同時，兩款產(chǎn)品都具備熱關(guān)斷功能，關(guān)斷溫度為154°C，熱滯回為10°C。當溫度超過一定范圍時，輸出電流會按一定比例降額，例如ADuM5020在TA > 85°C時，最大VISO輸出電流以1.75 mA/°C的速率降額。

工作原理剖析

ADuM5020和ADuM5028的工作原理與大多數(shù)標準電源類似，采用了分離式控制器架構(gòu)和隔離式PWM反饋。VDDP電源為振蕩電路供電，電流通過芯片級空心變壓器傳輸?shù)酱渭墏?cè)，經(jīng)過整流和調(diào)節(jié)后輸出3.3 V或5.0 V的電壓，具體取決于VSEL引腳的設(shè)置。次級側(cè)控制器通過專用的iCoupler數(shù)據(jù)通道將PWM控制信號發(fā)送到初級側(cè)，調(diào)節(jié)振蕩器電路，實現(xiàn)對次級側(cè)功率的控制，這種反饋機制大大提高了功率和效率。

此外，產(chǎn)品還在初級和次級側(cè)的輸入輸出引腳以及VDDP電源輸入上實現(xiàn)了帶滯回的欠壓鎖定（UVLO）功能，避免因輸入電源噪聲或上電斜坡速率緩慢而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器振蕩。

應(yīng)用場景廣泛

通信接口供電

可用于RS - 485/RS - 422/CAN收發(fā)器的電源供應(yīng)，為通信設(shè)備提供穩(wěn)定的隔離電源，保障通信的可靠性。

電源啟動偏置和柵極驅(qū)動

在電源啟動過程中提供必要的偏置電壓，同時為柵極驅(qū)動電路提供合適的電源，確保電路的正常啟動和運行。

隔離傳感器接口

為隔離傳感器提供隔離電源，減少外界干擾，提高傳感器的測量精度和穩(wěn)定性。

工業(yè)PLC

在工業(yè)可編程邏輯控制器（PLC）中，ADuM5020和ADuM5028可以為不同模塊提供隔離電源，增強系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。

設(shè)計注意事項

PCB布局

在PCB布局方面，需要在輸入和輸出電源引腳進行電源旁路。在VDDP引腳和GND引腳之間、VISO引腳和GNDISO引腳之間需要使用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的0.1 μF旁路電容，且要盡量靠近芯片焊盤。為了有效抑制噪聲和減少紋波，建議使用0.1 μF和10 μF的電容并聯(lián)組合，其中0.1 μF的電容應(yīng)具有低ESR，如陶瓷電容，并且其兩端與電源引腳之間的總引線長度不得超過2 mm。

電磁干擾（EMI）抑制

由于轉(zhuǎn)換器工作在高頻狀態(tài)，會產(chǎn)生高頻電流，可能會在電路板的接地和電源平面中傳播。為了降低電磁輻射，可以在VISO和GNDISO引腳串聯(lián)表面貼裝鐵氧體磁珠，選擇在100 MHz - 1 GHz頻率范圍內(nèi)阻抗約為1.8 kΩ的鐵氧體磁珠，以減少180 MHz的初級開關(guān)頻率和360 MHz的次級整流頻率及其諧波的輻射。

絕緣壽命

絕緣結(jié)構(gòu)在長時間電壓應(yīng)力作用下會逐漸老化。對于ADuM5020和ADuM5028，需要關(guān)注表面跟蹤和絕緣磨損兩種絕緣老化類型。表面跟蹤通過設(shè)置最小表面爬電距離來解決，爬電距離取決于工作電壓、環(huán)境條件和絕緣材料特性。絕緣磨損則與絕緣材料的厚度、特性以及施加的電壓應(yīng)力有關(guān)。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的工作電壓和波形，通過公式計算交流有效值電壓，以評估產(chǎn)品的絕緣壽命是否滿足要求。

總結(jié)

ADuM5020和ADuM5028憑借其集成的isoPower技術(shù)、低輻射性能、多種封裝選擇以及豐富的安全認證，成為電子工程師在設(shè)計隔離式DC - DC電源時的理想選擇。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理進行PCB布局、抑制EMI，并關(guān)注絕緣壽命等問題，以充分發(fā)揮這兩款產(chǎn)品的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些有趣的問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享交流。