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/直流穩壓器、反相直流/直流穩壓器和降壓直流/直流穩壓器結合在一起，提供三個隔離的電源軌。此外，ADP1031 包含四個高速串行外設接口 (SPI) 隔離通道和三個通用隔離器，適用于需要低功耗和小解決方案尺寸的通道對通道隔離應用。

ADP1031 適合在 +4.5 V 至 +60 V 的輸入電壓范圍內運行，它可為 VOUT1 生成 +6 V 至 +28 V（可調版本）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 的可調輸出電壓。

默認情況下，ADP1031 反激穩壓器在 250 kHz 的開關頻率下運行，而降壓和反相穩壓器在 125 kHz 的頻率下運行。所有三個穩壓器均相互相移以降低電磁干擾 (EMI)。ADP1031 可以在 350 kHz 至 750 kHz 的頻率范圍內由外部振蕩器驅動以便于在敏感應用中進行噪聲過濾。

ADP1031 中集成的數字隔離器使用 ADI 公司的 iCoupler^?^ 芯片級變壓器技術，已針對低功耗和低輻射發射進行優化。

ADP1031 采用 9 mm × 7 mm 41 引腳 LFCSP 封裝，適合在 ?40°C 至 +125°C 的結溫范圍內運行。
數據表：*附件：ADP1031具有七個數字隔離器的三通道隔離式微功耗管理單元技術手冊.pdf

應用

• 工業自動化和過程控制
• 儀器儀表和數據采集系統
• 數據和電源隔離

特性

• 寬輸入電源電壓范圍：4.5 V 至 60 V
• 集成式反激電源開關
• 生成隔離式獨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 比率的變壓器簡化變壓器設計
• 適用于反激、降壓和反相穩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 SYNC 輸入調整開關頻率
• 每個穩壓器的內部補償和軟啟動控制
• 高速低傳播延遲 SPI 信號隔離通道
• 三個 100 kbps 通用隔離式數據通道
• 9 mm × 7 mm LFCSP 外形尺寸可實現小巧的解決方案總體尺寸
• 工作結溫范圍為 ?40°C 至 +125°C
• 符合 CISPR11 B 級輻射發射限制
• 安全和監管審批（申請中）
  • UL 認證：2500 V rms 持續 1 分鐘，符合 UL 1577 標準
  • CSA 元件驗收通知 5A
    • 從屬器件、主器件和現場電源域之間 300 V rms 的基本絕緣（IEC 61010-1，申請中）
  • VDE 合規證書
    • DIN V VDE 0884-10 (VDE 0884-10):2006-12
    • VIORM = 565 VPEAK

典型應用電路

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），它集成了一個隔離式反激式穩壓器、一個反相穩壓器和一個降壓穩壓器，可提供三路隔離電源軌。此外，ADP1031在41引腳薄型四方扁平無引腳（LFCSP）封裝中集成了七個低功耗數字隔離器，適用于對功耗和電路板空間要求較高的通道間隔離應用。

反激式穩壓器

反激式穩壓器工作原理

ADP1031中的反激式穩壓器可產生一個隔離式輸出電源軌，該軌的輸出電壓可在6 V至28 V范圍內編程設定，適用于固定輸出電壓為21 V和24 V的工廠可編程版本。反激式穩壓器采用平均電流模式控制，可使初級側電流在輸入電流較低時上升速度更快，峰值電流較低，而在輸入電流較高時上升速度較慢。通過隔離式iCoupler通道調節輸出電壓，該通道會根據輸出電壓調整控制環路。當高壓開關導通時，變壓器次級側的二極管反向偏置，這會導致初級側電感電流增加，能量存儲在變壓器中。當開關關斷時，二極管正向偏置，變壓器中存儲的能量傳輸至負載。

傳統上，在隔離式反激式穩壓器中，會使用一個分立光耦合器來將次級側的信號傳輸至初級側。然而，光耦合器在高溫下會出現電流傳輸比（CTR）退化的問題，因此需要定期更換，一般每5至10年更換一次。ADP1031通過使用iCoupler器件技術替代光耦合器，消除了這一問題，從而降低了系統成本、印刷電路板面積和復雜度，同時提高了可靠性，避免了CTR退化問題。

反激式變壓器采用初級側和次級側繞組結構。這種配置可行是因為iCoupler技術能夠將隔離后的信號傳輸至初級側控制器，所以無需初級側繞組。由于次級側和輔助電源軌采用高效開關穩壓器生成，因此不需要額外的次級繞組。與替代的多繞組解決方案相比，這種方法具有以下優勢：

• 由于匝數要求更低，引腳數量更少，變壓器解決方案尺寸更小。
• 每種輸出都可獨立調節，而多抽頭方法需要定制多抽頭變壓器來實現不同的輸出電壓組合。
• 輸出更加精確，因為輸出不依賴于分立變壓器繞組之間的匝數比。
• 輸出精度不受各電源軌負載變化的影響。

功率節能模式（PSM）

在輕載工作期間，穩壓器可跳過脈沖以維持輸出電壓調節。因此，最小負載是必需的。跳過脈沖可提高器件效率，但會導致輸出紋波增大。

反激式欠壓鎖定（UVLO）

UVLO電路監測VINP引腳電壓電平。如果輸入電壓降至(V_{UVLO_FBACK_FALL})閾值以下，反激式穩壓器將關閉。在VINP引腳電壓升至(V_{UVLO_FBACK_RISE})閾值以上后，軟啟動周期開始，反激式穩壓器啟用。

反激式穩壓器精確使能控制

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

反激式穩壓器軟啟動

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

反激式斜率控制

反激式穩壓器采用可編程輸出驅動器斜率控制電路。該電路可調整開關節點的斜率，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象。操作與VINP引腳電壓成反比。要編程設定斜率，將SLEW引腳連接至GNDP引腳以設置為慢模式，或將其連接至VINP引腳以設置為正常模式，或保持未連接狀態以設置為快模式。

注意，慢斜率控制會在效率和低EMI之間進行權衡。