ADUM4160BRWZ-RL器件介绍

ADUM4160BRWZ-RL是一款基于Analog Devices Inc.（ADI公司）的iCoupler®技术的USB端口隔离器。这款器件结合了高速CMOS和单片空心变压器技术，为低速和全速USB兼容外设提供了出色的性能特征。ADUM4160BRWZ-RL使用基于边缘检测的iCoupler技术结合内部逻辑来实现透明、易于配置、面向上游的端口隔离器。这种隔离器提供了几个优势，包括简单性、电源管理和稳健操作。同时，其传播延迟与标准集线器和电缆相当。

ADUM4160BRWZ-RL器件特点

  1. 高性能隔离：该器件是一款基于iCoupler®技术的USB端口隔离器，结合了高速CMOS和单片空心变压器技术，提供了出色的性能特征。
  2. 广泛的电源电压范围：ADUM4160BRWZ-RL可以在3.1V至5.5V的电源电压范围内工作，并且内部可以将这个电压调节至信号电平，以便与VBUS直接相连。
  3. 数据流向控制和输出缓冲状态检测：这款器件能够检测数据流向，并控制输出缓冲区的状态。数据流向的确定是基于逐个数据包进行的。
  4. 易于配置和透明操作：ADUM4160BRWZ-RL使用了基于边沿检测的iCoupler技术与内部逻辑结合，实现了透明、易于配置的面向上游的端口隔离器。
  5. 优势的操作特性：隔离上游端口具有电路简单、电源管理和操作稳健等多种优势。此外，该隔离器的传播延迟与标准集线器和电缆的传播延迟相当。
  6. 强大的ESD性能：ADUM4160BRWZ-RL符合ANSI/ESD STM5.1-2007标准的3A类接触式ESD性能。
  7. 低空闲电流和无需挂起模式：这款器件的空闲电流较低，因此不需要挂起模式。
  8. USB 2.0兼容性和高速数据速率：ADUM4160BRWZ-RL完全兼容USB 2.0，支持低速和全速数据速率，分别为1.5 Mbps和12 Mbps。
  9. 双向通信和短路保护：该器件支持双向通信，并提供xD+和xD−线路的短路保护功能。

引脚介绍

以下是ADUM4160BRWZ-RL器件的16个引脚的详细介绍：

  • 2个VBUS：USB电源引脚，用于连接VBUS电源，提供器件所需的工作电压。VBUS是USB总线上的电源供应线，通常用于为连接的设备提供电力。
  • 4个GND：接地引脚，确保器件在正常工作时的电气稳定性。它们提供了器件的参考电位，并帮助消散可能产生的静电或噪声。
  • 2个VDD：数字电源引脚，用于连接器件的供电电压。VDD提供了器件内部逻辑和数字电路所需的工作电压。
  • PDEN：电源使能引脚，用于控制器件的电源状态。通过控制PDEN引脚，可以启用或禁用器件的功能，实现节能或远程控制。
  • SPU：特殊功能引脚，用于配置器件的上拉电阻控制功能。通过控制SPU引脚，可以控制外设连接时的时序和总线状态。
  • UD-和UN+：这两个引脚是USB差分信号线的负端和正端，用于传输USB数据信号。它们通过差分信号传输方式，提供了高速、稳定的数据通信能力。
  • DD-和DD+：这两个引脚是数据差分信号线的负端和正端，用于传输隔离后的USB数据信号。它们将经过隔离处理的数据信号传递给下游设备，确保数据的安全性和完整性。
  • PIN：用于配置器件的引脚，可以用于选择不同的操作模式或设置特定的功能。通过配置PIN引脚，可以定制器件的行为以满足特定的应用需求。
  • SPD：速度选择引脚，用于选择器件的工作模式。通过控制SPD引脚，可以选择器件工作在低速模式（1.5 Mbps）还是全速模式（12 Mbps），以适应不同的USB设备和应用场景。

原理图及工作原理

ADUM4160BRWZ-RL器件的工作原理基于其内部集成的iCoupler技术和单片空心变压器技术。这些技术相结合，使得该器件能够提供高性能的USB端口隔离功能。

iCoupler技术是一种先进的隔离技术，它利用电容或电感耦合的原理，在芯片内部实现信号的传递和隔离。在ADUM4160BRWZ-RL器件中，iCoupler技术被用于实现USB数据信号的隔离。通过将USB差分信号线（UD-和UN+）上的数据信号进行隔离处理，确保数据在传输过程中的安全性和完整性。

单片空心变压器技术是一种将变压器集成到芯片中的技术。这种变压器用于实现电气隔离，并且具有体积小、效率高、可靠性高等优点。在ADUM4160BRWZ-RL器件中，单片空心变压器被用于实现VBUS电源线和GND地线之间的隔离，以及DD-和DD+数据差分信号线之间的隔离。通过变压器的隔离作用，可以防止电气噪声和干扰对数据传输的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

此外，ADUM4160BRWZ-RL器件还具备自动检测和控制功能。它能够检测USB数据信号的流向，并根据数据流向控制输出缓冲区的状态。这意味着器件可以自动适应不同的USB设备和应用场景，无需额外的外部控制逻辑。

封装图

ADUM4160BRWZ-RL器件的封装为SOIC-16。封装图如下所示：

如何正确地使用ADUM4160BRWZ-RL进行USB数据隔离？

要正确使用ADUM4160BRWZ-RL进行USB数据隔离，请遵循以下步骤：

  1. 确保电源连接正确：将VBUS引脚连接到USB电源，VDD引脚连接到数字电源，GND引脚接地。
  2. 连接USB数据线：将USB设备的数据线（UD-和UN+）连接到ADUM4160BRWZ-RL的相应引脚（UD-和UN+）。
  3. 连接数字数据线：将隔离器的输出端（DD-和DD+）连接到目标设备的数字数据输入端。
  4. 控制电源使能：将PDEN引脚连接到适当的控制信号，以控制隔离器的工作状态。当PDEN为低电平时，隔离器处于工作状态；当PDEN为高电平时，隔离器关闭。
  5. 添加上拉电阻：将SPU引脚连接到适当的上拉电阻，以确保USB数据线在空闲状态下的稳定。
  6. 根据需要连接其他引脚：如PIN和SPD引脚，用于接收外部输入信号和输出隔离器处理后的信号。
  7. 在PCB布局时，注意保持足够的电气隔离距离，以避免不必要的干扰。
  8. 在系统中使用ADUM4160BRWZ-RL时，请务必参考器件手册和USB协议规范，确保符合相关的电气和功能要求。