概述
LTM2894 是一款完整的電流隔離型 μModule ^?^ 微型模塊) 收發(fā)器，可兼容 USB 2.0 規(guī)格。

LTM2894 非常適合在主機、集線器、總線分離器或外設(shè)應(yīng)用中提供隔離。 其可兼容 USB 2.0 全速 (12Mbps) 和低速 (1.5Mbps) 操作規(guī)范。 自動速度選擇功能電路負責配置上游端口上的集成型上拉電阻器以與下游器件上的檢測速度相匹配。

隔離器μModule 技術(shù)采用耦合電感器以在上游和下游 USB 接口之間提供 7500VRMS 的隔離和 17.4mm 爬電。 該器件非常適合那些需要隔離式接地回路或很大共模電壓變化的系統(tǒng)。 在共模瞬變 > 50kV/μs 的情況下，可以保證不間斷的通信。

增強的 ESD 防護能力使得該器件能夠在至局部電源的 USB 收發(fā)器接口引腳上承受高達±20kV HBM (人體模型) 和通過至電源的隔離勢壘承受 ±20kV ，而不會發(fā)生閉鎖或受損現(xiàn)象。
數(shù)據(jù)表：*附件：LTM2894隔離型USB數(shù)據(jù)收發(fā)器技術(shù)手冊.pdf

應(yīng)用

• 隔離型 USB 接口
• 主機、集線器或設(shè)備隔離
• 工業(yè) / 醫(yī)療數(shù)據(jù)采集

特性

• 隔離型 USB 收發(fā)器：7500VRMS (持續(xù) 1 分鐘)
• 正待 UL-CSA 標準認可
• 增強型絕緣
• 可兼容 USB 2.0 全速和低速規(guī)格
• 總線速度的自動配置
• 4.4V 至 36V VBUS 和 VBUS2 工作范圍
• 3.3V LDO 輸出電源信號基準 VLO 和 VLO2
• 可承受高共模瞬變：50kV/μs
• ±20kV HBM ESD：在 USB 接口引腳上
• 1414VPEAK 最大連續(xù)工作電壓
• 17.4mm 爬電距離
• 22mm x 6.25mm 表面貼裝型 BGA 封裝

典型應(yīng)用

引腳配置描述

電特性

典型性能特征

引腳功能

上游側(cè)

• D1 -（A1） ：USB 數(shù)據(jù)總線上游負向收發(fā)器引腳。自動配置一個 1.5kΩ 上拉電阻，用于指示 D1 - 引腳的空閑狀態(tài)。
• D1 +（A2） ：USB 數(shù)據(jù)總線上游正向收發(fā)器引腳。自動配置一個 1.5kΩ 上拉電阻，用于指示 D1 + 引腳的空閑狀態(tài)。
• ON（A3） ：使能。啟用通過隔離屏障的數(shù)據(jù)通信。若 ON 為高電平，上游側(cè)啟用；若 ON 為低電平，上游側(cè)處于復(fù)位狀態(tài)。ON 引腳相對于 VLO 和 GND 進行參考。
• VLO（A4） ：上游側(cè) 3.3V 低壓差穩(wěn)壓器（LDO）的電源輸出引腳。VLO 引腳用作 ON 引腳的正參考電壓，可支持高達 10mA 的剩余電流用于控制電路。此引腳內(nèi)部集成 4.4μF 陶瓷旁路電容。
• GND（A5，B1 - B6） ：上游側(cè)電路地。
• VBUS（A6） ：上游 USB 收發(fā)器的電源輸入引腳。推薦工作電壓范圍為 4.4V 至 36V，相對于 VBUS 或外部電源參考。此引腳內(nèi)部集成 0.3μF 陶瓷旁路電容。

下游側(cè)

• GND2（W1 - W6，X5） ：下游側(cè)電路地。
• D2 -（X1） ：USB 數(shù)據(jù)總線下游負向收發(fā)器引腳。此引腳有一個連接到 GND2 的 15kΩ 下拉電阻。
• D2 +（X2） ：USB 數(shù)據(jù)總線下游正向收發(fā)器引腳。此引腳有一個連接到 GND2 的 15kΩ 下拉電阻。
• ON2（X3） ：使能。啟用通過隔離屏障的數(shù)據(jù)通信。若 ON2 為高電平，下游側(cè)啟用；若 ON2 為低電平，下游側(cè)處于復(fù)位狀態(tài)。ON2 引腳相對于 VLO2 和 GND2 進行參考。
• VLO2（X4） ：下游側(cè) 3.3V 低壓差穩(wěn)壓器（LDO）的電源輸出引腳。VLO2 引腳可支持高達 10mA 的剩余電流用于低電壓設(shè)備。此引腳內(nèi)部集成 4.4μF 陶瓷旁路電容。
• VBUS2（X6） ：隔離式下游 USB 收發(fā)器的電源輸入引腳。推薦工作范圍為相對于 GND2 的 4.4V 至 36V。此引腳內(nèi)部集成 0.3μF 陶瓷旁路電容。

框圖

應(yīng)用信息

USB連接性

LTM2894 μModule收發(fā)器可直接連接到上游側(cè)和下游側(cè)的USB端口，無需額外外部組件。該收發(fā)器會傳輸所有數(shù)據(jù)，并不充當集線器或智能設(shè)備?？偩€線路會監(jiān)測空閑狀態(tài)、數(shù)據(jù)包的起始和結(jié)束，以正確維持總線速度和數(shù)據(jù)方向。串聯(lián)電阻、上拉和下拉電阻都集成在LTM2894中。上游USB端口包含自動配置的1.5kΩ上拉電阻，這些電阻會根據(jù)下游側(cè)外設(shè)設(shè)備的配置接入或斷開。這種實現(xiàn)方式允許上游報告下游總線速度和連接/斷開狀態(tài)。內(nèi)置的15kΩ下拉電阻集成在D2+和D2 - 信號中，以支持下游總線配置。

通過監(jiān)測USB數(shù)據(jù)引腳，LTM2894可檢測到K狀態(tài)以開始數(shù)據(jù)包傳輸并設(shè)置數(shù)據(jù)方向。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)包結(jié)束信號出現(xiàn)前會受到監(jiān)測，在檢測到J狀態(tài)后結(jié)束傳輸。K狀態(tài)與J狀態(tài)之間的數(shù)據(jù)負載會通過LTM2894隔離器傳輸，延遲約為80ns。

空閑狀態(tài)通信

LTM2894 μModule收發(fā)器通過監(jiān)測下游側(cè)總線空閑狀態(tài)，并以一致的速率跨隔離屏障刷新狀態(tài)，來維持USB總線空閑狀態(tài)。此外，LTM2894會監(jiān)測已連接的下游外設(shè)的速度，并相應(yīng)地調(diào)整自身運行狀態(tài)。圖4展示了總線速度自動監(jiān)測與報告的簡化電路。D2+或D2 - 信號會被監(jiān)測，以檢測D2+或D2 - 上拉電阻的連接情況，結(jié)果將被處理為全速或低速，否則視為斷開連接?？臻e狀態(tài)會傳輸?shù)缴嫌蝹?cè)。SW1和SW2的切換由接收到的信息控制。當檢測到D2+有上拉電阻且D2 - 開路時，SW1閉合；當檢測到D2 - 有上拉電阻且D2+開路時，SW2閉合。如果SW1和SW2都斷開，則表示下游USB總線已斷開連接。在USB掛起期間，上拉電阻會維持檢測到掛起命令前的狀態(tài)。

掛起模式

當上游USB總線空閑超過3ms時，LTM2894將進入掛起模式。進入掛起模式后，VLO電源會將電流消耗降至2mA以下。LTM2894會在檢測到斷開連接、重新連接以及下游發(fā)起的恢復(fù)信號時退出掛起模式（當LTM2894作為集線器、主機或外設(shè)設(shè)備時）。上游收發(fā)器會監(jiān)測并報告下游收發(fā)器的斷開連接和重新連接情況。當檢測到數(shù)據(jù)狀態(tài)變化時，會從掛起模式恢復(fù)，恢復(fù)時間可能長達10μs。在掛起模式下，從VLO流入外部電路的直流電流將由VBUS提供，且可能超過USB規(guī)范規(guī)定的限制。VBUS2電流在掛起模式下不會減少。

VLO和VLO2電源

VLO和VLO2輸出電源引腳可作為低電流3.3V電源，用于隔離屏障兩側(cè)。它們還為USB接口電路供電。內(nèi)部線性穩(wěn)壓器會在VLO上保持3.3V電壓。單獨的線性穩(wěn)壓器會從VBUS2在VLO2上保持3.3V電壓。外部應(yīng)用的電流限制為10mA。超過此限制可能會導(dǎo)致VLO或VLO2電源出現(xiàn)故障，以及USB隔離器運行異常。將信號連接到VLO或VLO2不會對可用電源產(chǎn)生顯著影響。這些電源可用于支持隔離USB端口的接口邏輯。為滿足掛起模式電流限制并最小化外部應(yīng)用在VLO輸出上的直流電流，VLO和VLO2具備過流和過熱保護功能。

電源電流

LTM2894多個輸出電源引腳的負載會影響VBUS上的電源電流消耗。VBUS輸入電源為收發(fā)器的上游側(cè)以及VLO引腳供電。VBUS2輸入電源為收發(fā)器的下游側(cè)以及VLO2引腳供電。