概述
ADuM3160是一款采用ADI公司iCoupler^?^ 技術(shù)的[USB]端口隔離器，它將高速CMOS工藝與單片空芯變壓器技術(shù)相結(jié)合，可提供優(yōu)異的工作性能，并且很容易與低速和全速USB兼容外設(shè)集成。

許多微控制器實(shí)施的USB只向外部引腳提供D+和D?線路。這在許多情況下都符合需求，因?yàn)樗鼉H需極少的外部器件，并簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)；不過，當(dāng)需要隔離時(shí)，這會(huì)帶來難題。由于USB線路必須在主動(dòng)驅(qū)動(dòng)D+/D?與允許外部電阻設(shè)置總線狀態(tài)之間切換，因此ADuM3160結(jié)構(gòu)既可以檢測(cè)數(shù)據(jù)流向，同時(shí)也能夠控制輸出緩沖的狀態(tài)。數(shù)據(jù)流向根據(jù)一個(gè)個(gè)分組確定。

ADuM3160將基于邊沿檢測(cè)的iCoupler技術(shù)與內(nèi)部邏輯結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)透明、易于配置、面對(duì)上游的端口隔離器。隔離上游端口具有電路簡(jiǎn)單、電源管理和操作穩(wěn)健等多種優(yōu)勢(shì)。

這款隔離器的傳播延遲與標(biāo)準(zhǔn)集線器和電纜的傳播延遲相當(dāng)。它可以采用任一側(cè)的3.0 V至5.5 V電源電壓供電，并能在內(nèi)部將該電壓調(diào)節(jié)至信號(hào)電平，從而與VBUSx直接相連。ADuM3160對(duì)上拉電阻進(jìn)行隔離控制，以便外設(shè)能控制連接時(shí)序。該器件在空閑狀態(tài)下的電流非常低，因此不需要掛起狀態(tài)。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADUM3160全速 低速USB數(shù)字隔離器技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

*USB 外設(shè)隔離

• 隔離式USB集線器
• 中繼器

特性

• 兼容USB 2.0
• 增強(qiáng)的系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)性能，符合IEC 61000-4-x標(biāo)準(zhǔn)
• 采用4.0 V至5.5 V電源供電
  上游電源電流：7 mA（最大值，1.5 Mbps）
  上游電源電流：8 mA（最大值，12 Mbps）
  上游空閑電流：2.5 mA
• 雙向通信
• 上游短路保護(hù)
• 工作溫度最高可達(dá)105°C
• 低速和全速數(shù)據(jù)速率：1.5 Mbps和12 Mbps
• 高共模瞬變抗擾度：>25 kV/μs
• 提供[評(píng)估板]和[用戶指南]
• 16 引腳寬體SOIC封裝
• 安全和法規(guī)認(rèn)證
  UL認(rèn)證：2500 V rms（1分鐘），符合UL 1577標(biāo)準(zhǔn)
  CSA 元件驗(yàn)收通知#5A
  IEC 60950-1：400 V rms（強(qiáng)化）
• VDE 合格證書
  DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
  VIORM = 560 V峰值

框圖

引腳配置描述

應(yīng)用信息

功能描述

在 USB 規(guī)范中，D + /D - 線路的功能實(shí)現(xiàn)頗具挑戰(zhàn)，原因有以下幾點(diǎn)。首先，通常需要訪問輸出使能信號(hào)以控制收發(fā)器，這就要求在隔離柵中構(gòu)建一定程度的智能，用于解讀數(shù)據(jù)并確定何時(shí)啟用和禁用上游及下游輸出使能。其次，信號(hào)必須在隔離柵的另一側(cè)準(zhǔn)確重建，不能傳遞諸如振鈴和預(yù)沖之類的瞬態(tài)信號(hào)，同時(shí)還要保持 SE0 和 SE1 狀態(tài)。此外，該模塊在掛起模式下必須滿足低功耗要求。

iCoupler 技術(shù)基于邊沿檢測(cè)，因此非常適用于 USB 應(yīng)用。數(shù)據(jù)的流動(dòng)通過監(jiān)測(cè)輸入的活動(dòng)和空閑狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。在確定數(shù)據(jù)傳輸方向后，數(shù)據(jù)會(huì)一直傳輸，直到遇到數(shù)據(jù)包結(jié)束（EOP）或足夠長(zhǎng)的空閑狀態(tài)。此時(shí)，耦合器會(huì)禁用其輸出緩沖器并監(jiān)測(cè)輸入活動(dòng)。在數(shù)據(jù)傳輸期間，耦合器的輸出側(cè)會(huì)保持輸出緩沖器使能。輸出側(cè)的耦合器輸出緩沖器使能采用邊沿檢測(cè)，不會(huì)回繞。這樣，數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上流動(dòng)，而不會(huì)包裝回輸入緩沖器，從而使 iCoupler 鎖存。定時(shí)基于差分輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換，包含閾值以消除因瞬態(tài)輸入邏輯電平差異導(dǎo)致的偽影。這三個(gè)有效狀態(tài)（J、K 和 SE0）會(huì)作為輸入狀態(tài)之一跨隔離柵傳輸，并在輸出側(cè)以固定時(shí)間延遲重建差分信號(hào)。

該耦合器沒有專門的掛起模式，也不需要專門的掛起模式，因?yàn)楫?dāng)其電流低于掛起電流限值（2.5 mA）時(shí)，USB 處于空閑狀態(tài)。

ADuM3160 設(shè)計(jì)用于與上游 facing 低速 USB 端口接口，采用 D + /D - 線路。上游 facing 端口僅支持一種速度操作；因此，與速度相關(guān)的參數(shù)（J、K 邏輯電平、D + /D - 擺率）設(shè)置為匹配上游端口的速度，并且面向下游的端口（見表 10）也是如此。

ADuM3160 下游側(cè)的控制線路激活空閑狀態(tài)上拉電阻，當(dāng)下游端口連接到上游端口或 USB 總線時(shí)，該上拉電阻可被禁用。

PIN 輸入可與 3.3 V 控制邏輯信號(hào)連接，具體取決于是否必須控制 VISO 軌上電操作。

產(chǎn)品使用

ADuM3160 旨在集成到帶有上游 facing USB 端口的 USB 外設(shè)中，如圖 4 所示。其關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

• USB 主機(jī)通過電纜為 ADuM3160 的上游側(cè)供電。
• ADuM3160 的外設(shè)側(cè)為下游側(cè)供電。
• 隔離器接口的 D + /D - 線路和外設(shè)控制器的 UD + /UD - 線路與電纜或主機(jī)的固定數(shù)據(jù)速率連接。外設(shè)設(shè)備的電纜或主機(jī)的數(shù)據(jù)速率在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定，ADuM3160 必須匹配該速率。SPU 和 SPD 由用戶配置，用于在耦合器的上游和下游側(cè)設(shè)置此速度。
• 當(dāng) D + 或 D - 線路被拉高時(shí)，USB 枚舉開始。該事件下游側(cè)的定時(shí)由耦合器的 PIN 輸入控制。
• 上拉和下拉電阻在耦合器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，僅需外部串聯(lián)電阻和旁路電容即可操作。

除了上拉電阻的延遲應(yīng)用外，ADuM3160 對(duì) USB 流量完全透明，無需修改外設(shè)設(shè)計(jì)即可提供隔離。隔離器為信號(hào)添加了傳播延遲，與集線器類似。在確定菊花鏈中集線器的最大數(shù)量時(shí)，隔離的外設(shè)必須按存在集線器處理。

集線器可像任何其他外設(shè)一樣進(jìn)行隔離，通過將 ADuM3160 放置在集線器芯片的上游側(cè)即可實(shí)現(xiàn)隔離集線器。這種配置可使耦合器計(jì)入兩個(gè)集線器延遲。集線器芯片允許 ADuM3160 全速運(yùn)行，同時(shí)保持與低速設(shè)備的兼容性。