概述
ADuM4165/ADuM4166^1^ 是 USB 2.0 端口隔離器，利用 ADI 公司的 iCouple^? ^技術(shù)，可根據(jù)需要，來(lái)動(dòng)態(tài)支持所有 USB 2.0 數(shù)據(jù)速率，包括低速 (1.5 Mbps)、全速 (12 Mbps) 或高速 (480 Mbps)。這些套件支持具有自動(dòng)速度協(xié)商的主機(jī)隔離以及外設(shè)隔離。

高速數(shù)據(jù)重新定時(shí)，以減少抖動(dòng)，這需要外部時(shí)鐘信號(hào)或晶體輸入。ADuM4165 支持上游側(cè)的時(shí)鐘或晶振輸入，ADuM4166 支持下游側(cè)的時(shí)鐘或晶振輸入，是兩種最適合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選項(xiàng)。

下游（2 側(cè)）的低功耗待機(jī)模式支持可用功率有限的應(yīng)用，例如電池供電的外設(shè)。上游（1 側(cè)）待機(jī)電流滿足 USB 2.0 暫停操作的要求。

這些隔離器的擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍為 ?55°C 至 +125°C，采用 20 引腳、寬體、增加爬電距離的 SOIC_IC 封裝，爬電距離和間隙為 8.3 mm。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADuM4165 ADuM4166用于隔離式 USB 2.0 高速（上游時(shí)鐘輸入）的5.7kV rms 數(shù)字隔離器技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

• USB 外設(shè)、USB 主機(jī)和 USB 集線器隔離
• 電子測(cè)試測(cè)量設(shè)備
• 醫(yī)療套件和集成 PC
• 用于調(diào)試或升級(jí)的工業(yè) PC 和隔離式 USB 端口
• USB 隔離器模塊和 USB 電纜隔離器
  特性
• USB 2.0 信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)低速、全速和高速連接
  • 1.5 Mbps、12 Mbps 和 480 Mbps 數(shù)據(jù)速率
• 用于上游或下游端口的雙向 USB 隔離器
  • 重新驅(qū)動(dòng)和高速數(shù)據(jù)重新定時(shí)，以消除輸入抖動(dòng)和睜眼
  • 靈活的時(shí)鐘輸入選項(xiàng)
• 每側(cè) 4.5 V 至 5.5 V VBUSx 或 3 V 至 3.6 V 操作
  • 21 mA 典型空閑、低速或全速模式供電電流
  • 48 mA 典型空閑、高速模式供電電流
• USB 2.0 掛起 (L2) 或斷開(kāi)時(shí)的超低功耗待機(jī)
  • 1.7 mA 典型低功耗待機(jī)、上游供電電流
  • 20 μA 典型低功耗待機(jī)、上游供電電流
• ±8000 V IEC 61000-4-2 ESD 跨隔離柵保護(hù)
• 通過(guò) CISPR32/EN55032 B 類排放檢測(cè)
• 高共模瞬變抗擾度：50 kV/μs（典型值）
• 安全和監(jiān)管審批（申請(qǐng)中）
  • UL（申請(qǐng)中）：5700 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（申請(qǐng)中）
    • IEC 62368-1、IEC 61010-1 和 IEC60601?1
  • VDE 符合性證書（申請(qǐng)中）
    • DIN V VDE V 0884-11 (VDE V 0884-11):2017-01
    • VIORM = 849 VPEAK
• 工作溫度范圍：?55°C 至 +125°C
• 20 引腳、寬體、增加爬電距離 SOIC_IC 封裝，爬電距離和凈空為 8.3 mm

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

ADuM4165/ADuM4166采用亞德諾半導(dǎo)體（Analog Devices, Inc.）的iCoupler技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣隔離，該技術(shù)經(jīng)過(guò)增強(qiáng)，可支持高達(dá)480Mbps的運(yùn)行速度，兼容USB 2.0信號(hào)的全雙工（包括復(fù)位）傳輸。為與USB 2.0規(guī)范的信號(hào)方向相匹配，這些隔離器集成了低、全、高速USB收發(fā)器和接收器，以及集成的相位鎖定環(huán)（PLL），用于重新定時(shí)和內(nèi)部同步。隔離器還包含控制邏輯，可自動(dòng)控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉⑺俣龋ㄏ吕⑸侠蛳吕恋陀跇?biāo)準(zhǔn)USB 2.0速度的低功耗模式），功耗更低。

自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸與模式

ADuM4165/ADuM4166能夠無(wú)縫地實(shí)現(xiàn)雙向USB D+和D - 信號(hào)的隔離這一復(fù)雜任務(wù)，且無(wú)需外部USB控制器或收發(fā)器控制信號(hào)的干預(yù)。通過(guò)隔離器內(nèi)部的控制邏輯，可實(shí)現(xiàn)與USB通信互不干擾的隔離。該控制邏輯會(huì)監(jiān)測(cè)隔離器上游和下游D+和D - 波形的活動(dòng)情況，并自動(dòng)確定要執(zhí)行的操作，包括對(duì)內(nèi)部集成的USB收發(fā)器進(jìn)行適當(dāng)控制，而無(wú)需用戶干預(yù)。隔離器會(huì)在輸出端重構(gòu)信號(hào)，同時(shí)保持精確的定時(shí)，且不傳遞無(wú)效的SE1狀態(tài)。

此外，隔離器會(huì)傳輸枚舉信號(hào)，將數(shù)據(jù)傳輸速度設(shè)置為低、全或高速。ADuM4165/ADuM4166在主機(jī)與外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)高速模式枚舉的示例如圖17所示。建立低、全或高速USB連接后，數(shù)據(jù)傳輸方向由D+或D - 輸入信號(hào)上的轉(zhuǎn)換決定。只要端點(diǎn)方向建立，數(shù)據(jù)傳輸就會(huì)持續(xù)進(jìn)行。當(dāng)檢測(cè)到足夠長(zhǎng)的空閑狀態(tài)時(shí)，隔離器會(huì)禁用USB收發(fā)器。此時(shí)，隔離器會(huì)監(jiān)測(cè)輸出側(cè)D+和D - 輸入的下一次活動(dòng)。

在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，隔離器的輸入側(cè)會(huì)禁用其USB收發(fā)器，同時(shí)保持其USB接收器處于活動(dòng)狀態(tài)。這樣，輸出側(cè)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，能夠從輸入側(cè)接收有效的檢測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，會(huì)自動(dòng)控制哪一側(cè)用于數(shù)據(jù)傳輸，從而使數(shù)據(jù)能夠單向流動(dòng)，不會(huì)錯(cuò)誤地反饋回去。此外，還包含邏輯以消除USB接收器的差分和單端信號(hào)中的抖動(dòng)。通過(guò)X1或X2引腳，隔離器可將隔離信號(hào)傳輸?shù)搅硪粋?cè)。

重新定時(shí)及其他特性

為支持高速模式，隔離器會(huì)使用彈性緩沖器在輸出端重新定時(shí)數(shù)據(jù)，該彈性緩沖器在最初24MHz參考時(shí)鐘應(yīng)用PLL鎖定之前，與X1或X2相連。這種重新定時(shí)可消除抖動(dòng)和偏差，從而在USB輸出信號(hào)中提供清晰的眼圖。根據(jù)輸入信號(hào)的情況，重新定時(shí)可能會(huì)引入更少的定時(shí)誤差。X1/X2參考時(shí)鐘輸入可以是外部晶體兩端產(chǎn)生的振蕩，也可以是外部時(shí)鐘信號(hào)（連接到X1和XO，或X2和XO）。內(nèi)部PLL參考時(shí)鐘信號(hào)會(huì)通過(guò)隔離柵傳輸?shù)搅硪粋?cè)。因此，只需要一個(gè)時(shí)鐘輸入。這兩個(gè)版本的隔離器允許用戶選擇在輸入端連接時(shí)鐘：側(cè)1用于ADuM4165，側(cè)2用于ADuM4166。

通過(guò)彈性緩沖器進(jìn)行的重新定時(shí)行為，與USB 2.0高速集線器內(nèi)的行為等效，如第7.1.12節(jié)所述。如第7.1.10節(jié)所述，同步信號(hào)（SYNC）在接收數(shù)據(jù)包時(shí)，從數(shù)據(jù)包負(fù)載的開(kāi)頭開(kāi)始，與EOP序列一起被剝離。隔離器會(huì)相應(yīng)地從輸出中丟棄多達(dá)4個(gè)高速SYNC數(shù)據(jù)包，作為其彈性緩沖功能的一部分。所有后續(xù)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容都會(huì)通過(guò)，包括剩余的SYNC數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)包負(fù)載和EOP。沒(méi)有數(shù)據(jù)被損壞。傳播延遲符合USB 2.0高速重復(fù)器的要求。隔離器能夠以高達(dá)2.0Gbps的速度重新定時(shí)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)重新定時(shí)、潛在的USB陡峭位和傳播延遲方面，具有可接受的容差。

隔離器具有特殊的低功耗模式，以支持低功耗外設(shè)。如果隔離器的一側(cè)未通電，或者外設(shè)與USB斷開(kāi)連接，隔離器會(huì)進(jìn)入低功耗模式。在此模式下，一些電路會(huì)關(guān)閉，以降低功耗，特別是在電池供電的設(shè)備中，有助于延長(zhǎng)電池壽命。如果檢測(cè)到新的電源連接，隔離器會(huì)自動(dòng)退出低功耗模式。如果檢測(cè)到電源連接斷開(kāi)，隔離器會(huì)完全恢復(fù)到USB 2.0枚舉或現(xiàn)有低功耗模式，根據(jù)D+、D - 上的信號(hào)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行無(wú)縫轉(zhuǎn)換，并在完成恢復(fù)時(shí)提供無(wú)抖動(dòng)的上升沿和下降沿。

隔離器還在側(cè)2上提供PGOOD輸出，以指示側(cè)1和側(cè)2電源電壓正常。如果兩側(cè)都有可用的電源，PGOOD會(huì)變?yōu)楦唠娖健?br />