概述
ADP1031 是一款高性能隔離式微功耗管理單元 (PMU)，它將隔離式反激直流/直流穩(wěn)壓器、反相直流/直流穩(wěn)壓器和降壓直流/直流穩(wěn)壓器結(jié)合在一起，提供三個(gè)隔離的電源軌。此外，ADP1031 包含四個(gè)高速串行外設(shè)接口 (SPI) 隔離通道和三個(gè)通用隔離器，適用于需要低功耗和小解決方案尺寸的通道對(duì)通道隔離應(yīng)用。

ADP1031 適合在 +4.5 V 至 +60 V 的輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，它可為 VOUT1 生成 +6 V 至 +28 V（可調(diào)版本）或 +21 V 和 +24 V（固定版本）的隔離輸出電壓，為 VOUT2 生成 +5.15 V、+5.0 V 或 +3.3 V 的工廠可編程電壓，并可為 VOUT3 生成 ?24 V 至 ?5 V 的可調(diào)輸出電壓。

默認(rèn)情況下，ADP1031 反激穩(wěn)壓器在 250 kHz 的開(kāi)關(guān)頻率下運(yùn)行，而降壓和反相穩(wěn)壓器在 125 kHz 的頻率下運(yùn)行。所有三個(gè)穩(wěn)壓器均相互相移以降低電磁干擾 (EMI)。ADP1031 可以在 350 kHz 至 750 kHz 的頻率范圍內(nèi)由外部振蕩器驅(qū)動(dòng)以便于在敏感應(yīng)用中進(jìn)行噪聲過(guò)濾。

ADP1031 中集成的數(shù)字隔離器使用 ADI 公司的 iCoupler^?^ 芯片級(jí)變壓器技術(shù)，已針對(duì)低功耗和低輻射發(fā)射進(jìn)行優(yōu)化。

ADP1031 采用 9 mm × 7 mm 41 引腳 LFCSP 封裝，適合在 ?40°C 至 +125°C 的結(jié)溫范圍內(nèi)運(yùn)行。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADP1031具有七個(gè)數(shù)字隔離器的三通道隔離式微功耗管理單元技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

• 工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程控制
• 儀器儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
• 數(shù)據(jù)和電源隔離

特性

• 寬輸入電源電壓范圍：4.5 V 至 60 V
• 集成式反激電源開(kāi)關(guān)
• 生成隔離式獨(dú)立雙極輸出和工廠可編程降壓輸出
• • V OUT1 ：21 V、24 V 或 6 V 至 28 V
  • V OUT2 ：5.15 V、5.0 V 或 3.3 V
  • V OUT3 ：?24 V 至 ?5 V
• 使用 1:1 比率的變壓器簡(jiǎn)化變壓器設(shè)計(jì)
• 適用于反激、降壓和反相穩(wěn)壓器的峰值電流限制和 OVP
• 精密啟用輸入和電源正常輸出
• 可通過(guò) SYNC 輸入調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率
• 每個(gè)穩(wěn)壓器的內(nèi)部補(bǔ)償和軟啟動(dòng)控制
• 高速低傳播延遲 SPI 信號(hào)隔離通道
• 三個(gè) 100 kbps 通用隔離式數(shù)據(jù)通道
• 9 mm × 7 mm LFCSP 外形尺寸可實(shí)現(xiàn)小巧的解決方案總體尺寸
• 工作結(jié)溫范圍為 ?40°C 至 +125°C
• 符合 CISPR11 B 級(jí)輻射發(fā)射限制
• 安全和監(jiān)管審批（申請(qǐng)中）
  • UL 認(rèn)證：2500 V rms 持續(xù) 1 分鐘，符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)
  • CSA 元件驗(yàn)收通知 5A
    • 從屬器件、主器件和現(xiàn)場(chǎng)電源域之間 300 V rms 的基本絕緣（IEC 61010-1，申請(qǐng)中）
  • VDE 合規(guī)證書(shū)
    • DIN V VDE 0884-10 (VDE 0884-10):2006-12
    • VIORM = 565 VPEAK

典型應(yīng)用電路

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

ADP1031是一款高性能的隔離式微型電源管理單元（PMU），它集成了一個(gè)隔離式反激式穩(wěn)壓器、一個(gè)反相穩(wěn)壓器和一個(gè)降壓穩(wěn)壓器，可提供三路隔離電源軌。此外，ADP1031在41引腳薄型四方扁平無(wú)引腳（LFCSP）封裝中集成了七個(gè)低功耗數(shù)字隔離器，適用于對(duì)功耗和電路板空間要求較高的通道間隔離應(yīng)用。

反激式穩(wěn)壓器

反激式穩(wěn)壓器工作原理

ADP1031中的反激式穩(wěn)壓器可產(chǎn)生一個(gè)隔離式輸出電源軌，該軌的輸出電壓可在6 V至28 V范圍內(nèi)編程設(shè)定，適用于固定輸出電壓為21 V和24 V的工廠可編程版本。反激式穩(wěn)壓器采用平均電流模式控制，可使初級(jí)側(cè)電流在輸入電流較低時(shí)上升速度更快，峰值電流較低，而在輸入電流較高時(shí)上升速度較慢。通過(guò)隔離式iCoupler通道調(diào)節(jié)輸出電壓，該通道會(huì)根據(jù)輸出電壓調(diào)整控制環(huán)路。當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，變壓器次級(jí)側(cè)的二極管反向偏置，這會(huì)導(dǎo)致初級(jí)側(cè)電感電流增加，能量存儲(chǔ)在變壓器中。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，二極管正向偏置，變壓器中存儲(chǔ)的能量傳輸至負(fù)載。

傳統(tǒng)上，在隔離式反激式穩(wěn)壓器中，會(huì)使用一個(gè)分立光耦合器來(lái)將次級(jí)側(cè)的信號(hào)傳輸至初級(jí)側(cè)。然而，光耦合器在高溫下會(huì)出現(xiàn)電流傳輸比（CTR）退化的問(wèn)題，因此需要定期更換，一般每5至10年更換一次。ADP1031通過(guò)使用iCoupler器件技術(shù)替代光耦合器，消除了這一問(wèn)題，從而降低了系統(tǒng)成本、印刷電路板面積和復(fù)雜度，同時(shí)提高了可靠性，避免了CTR退化問(wèn)題。

反激式變壓器采用初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)繞組結(jié)構(gòu)。這種配置可行是因?yàn)閕Coupler技術(shù)能夠?qū)⒏綦x后的信號(hào)傳輸至初級(jí)側(cè)控制器，所以無(wú)需初級(jí)側(cè)繞組。由于次級(jí)側(cè)和輔助電源軌采用高效開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器生成，因此不需要額外的次級(jí)繞組。與替代的多繞組解決方案相比，這種方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 由于匝數(shù)要求更低，引腳數(shù)量更少，變壓器解決方案尺寸更小。
• 每種輸出都可獨(dú)立調(diào)節(jié)，而多抽頭方法需要定制多抽頭變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的輸出電壓組合。
• 輸出更加精確，因?yàn)檩敵霾灰蕾囉诜至⒆儔浩骼@組之間的匝數(shù)比。
• 輸出精度不受各電源軌負(fù)載變化的影響。

功率節(jié)能模式（PSM）

在輕載工作期間，穩(wěn)壓器可跳過(guò)脈沖以維持輸出電壓調(diào)節(jié)。因此，最小負(fù)載是必需的。跳過(guò)脈沖可提高器件效率，但會(huì)導(dǎo)致輸出紋波增大。

反激式欠壓鎖定（UVLO）

UVLO電路監(jiān)測(cè)VINP引腳電壓電平。如果輸入電壓降至(V_{UVLO_FBACK_FALL})閾值以下，反激式穩(wěn)壓器將關(guān)閉。在VINP引腳電壓升至(V_{UVLO_FBACK_RISE})閾值以上后，軟啟動(dòng)周期開(kāi)始，反激式穩(wěn)壓器啟用。

反激式穩(wěn)壓器精確使能控制

ADP1031中的反激式穩(wěn)壓器具有精確使能電路，該電路以基準(zhǔn)電壓為參考。如果EN引腳處的電壓升至(V_{EN_FBACK_RISE}=V_{EN_HYST})閾值以上，反激式穩(wěn)壓器軟啟動(dòng)周期開(kāi)始，穩(wěn)壓器啟用。如果EN引腳電壓降至(V_{EN_FBACK_FALL}=V_{EN_HYST})閾值以下，反激式穩(wěn)壓器關(guān)閉。

反激式穩(wěn)壓器軟啟動(dòng)

反激式穩(wěn)壓器具備軟啟動(dòng)功能，可限制來(lái)自電源的涌入電流，并以受控方式使輸出電壓斜坡上升。當(dāng)EN引腳處的電壓升至(V_{EN_FBACK_RISE})閾值以上時(shí)，反激式穩(wěn)壓器軟啟動(dòng)周期開(kāi)始。

反激式斜率控制

反激式穩(wěn)壓器采用可編程輸出驅(qū)動(dòng)器斜率控制電路。該電路可調(diào)整開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的斜率，如圖65所示，這樣可降低電磁干擾（EMI），并在效率略有降低的情況下減少振鈴現(xiàn)象。操作與VINP引腳電壓成反比。要編程設(shè)定斜率，將SLEW引腳連接至GNDP引腳以設(shè)置為慢模式，或?qū)⑵溥B接至VINP引腳以設(shè)置為正常模式，或保持未連接狀態(tài)以設(shè)置為快模式。

注意，慢斜率控制會(huì)在效率和低EMI之間進(jìn)行權(quán)衡。