ISOM8710 [TI]
直流输入、逻辑输出、单通道高速光学仿真器;型号: | ISOM8710 |
厂家: | TEXAS INSTRUMENTS |
描述: | 直流输入、逻辑输出、单通道高速光学仿真器 |
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ISOM8710, ISOM8711
ZHCSOU7A –DECEMBER 2022 –REVISED JUNE 2023
ISOM871x 3.75kVRMS 高速单通道光耦仿真器
1 特性
3 说明
• 常用高速数字光耦合器的引脚兼容替代产品
• 单通道二极管仿真器输入
• 输出选项:
– ISOM8710:CMOS
– ISOM8711:集电极开路
• 宽电源电压范围(VCC):2.7V 至5.5V
• 高数据速率:高达25Mbps
– 最大传播延迟:52ns
ISOM871x 器件是具有二极管仿真器输入和数字输出的
单通道光耦仿真器,是许多传统光耦合器的引脚兼容、
可直接替换器件,无需重新设计 PCB 即可增强业界通
用封装。这些器件可实现高达 25Mbps 的传输数据速
率,并可通过两个逻辑输出选项输出 3.3V 和 5V 信
号:CMOS 兼容输出 (ISOM8710) 和集电极开路输出
(ISOM8711)。
与光耦合器相比,ISOM871x 光耦仿真器具有显著的可
靠性和性能优势,包括高共模瞬态抗扰度 (CMTI)、低
传播延迟、小脉宽失真 (PWD)、低功耗、更宽的温度
范围以及严格的过程控制,从而实现较小的器件间偏
移。由于没有要补偿的老化效应,因此仿真二极管输入
级的功耗比光耦合器低。ISOM871x 器件采用小型
SOIC-5 封装,支持3.75kVRMS 隔离额定值。其高性能
和高可靠性使其能够用于电机驱动器、工业控制器中的
I/O 模块、工厂自动化应用等。
– 最大脉宽失真:17ns
– 最大传播延迟偏斜:15ns
• 稳健可靠的隔离栅:
– 隔离等级:高达3750VRMS
– 工作电压:500VRMS
– 浪涌能力:高达10kV
– 最小瞬态抗扰度:±85kV/µs
• 宽温度范围:–40°C 至125°C
• 小型SOIC-5 封装
器件信息
• 计划的安全相关认证:
器件型号
ISOM8710
ISOM8711(1)
输出级
– UL 1577 认证,3750-VRMS 绝缘
– DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 符合
VDE
CMOS
集电极开路
– IEC 62368-1、IEC 61010-1 认证
– CQC GB 4943.1 认证
(1) 此表行包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶
段。如有变更或停产,恕不另行通知。
2 应用
• 电源
• 电网、电表
• 电机驱动器
• 工厂自动化和控制
• 楼宇自动化
• 照明
• 电器
ISOM8711
ISOM8710
VCC
INPUT
VCC
INPUT
5
1
2
5
1
2
RL
VOUT
4
3
4
3
VOUT
GND
简化的应用示例
本文档旨在为方便起见,提供有关TI 产品中文版本的信息,以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息,请访问
www.ti.com,其内容始终优先。TI 不保证翻译的准确性和有效性。在实际设计之前,请务必参考最新版本的英文版本。
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 器件比较............................................................................ 3
6 引脚配置和功能................................................................. 3
7 规格................................................................................... 4
7.1 绝对最大额定值...........................................................4
7.2 ESD 等级.................................................................... 4
7.3 建议运行条件.............................................................. 5
7.4 热性能信息..................................................................6
7.5 额定功率......................................................................6
7.6 绝缘规格......................................................................7
7.7 安全相关认证.............................................................. 8
7.8 安全限值......................................................................8
7.9 电气特性—直流........................................................9
7.10 Switching Characteristics, ISOM8710.......................9
7.11 开关特性,ISOM8711............................................... 9
7.12 典型特性..................................................................11
8 参数测量信息...................................................................14
9 详细说明.......................................................................... 16
9.1 概述...........................................................................16
9.2 功能方框图................................................................16
9.3 特性说明....................................................................16
9.4 器件功能模式............................................................ 17
10 应用和实施.....................................................................18
10.1 应用信息..................................................................18
10.2 典型应用..................................................................18
10.3 布局.........................................................................21
11 器件和文档支持..............................................................23
11.1 文档支持..................................................................23
11.2 接收文档更新通知................................................... 23
11.3 支持资源..................................................................23
11.4 商标.........................................................................23
11.5 静电放电警告...........................................................23
11.6 术语表..................................................................... 23
12 机械、封装和可订购信息...............................................24
4 修订历史记录
注:以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
Changes from Revision * (March 2023) to Revision A (June 2023)
Page
• 将器件状态更新为“量产数据”.........................................................................................................................1
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5 器件比较
表5-1. 器件比较表
标称封装尺寸(mm)
器件名称
输出级类型
CMOS
通道数
封装
ISOM8710
1
DFF(SOIC,5)
4.8 x 3.5
ISOM8711(1)
集电极开路
(1) 此表行包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶段。如有变更或停产,恕不另行通知。
6 引脚配置和功能
AN
1
2
VCC
5
4
3
OUT
GND
CAT
图6-1. ISOM8710 DFF 封装, 5 引脚SOIC (顶视图)
1
2
AN
5
4
3
VCC
OUT
GND
CAT
图6-2. ISOM8711 DFF 封装, 5 引脚SOIC (顶视图)
表6-1. 引脚功能
引脚
名称
类型(1)
说明
编号
AN
CAT
GND
OUT
VCC
1
2
3
4
5
I
O
二极管仿真器的阳极连接
二极管仿真器的阴极连接
GND
O
VCC 和OUT 的接地基准
数字数据输出。对于ISOM8711,使用电阻器RL 将该引脚上拉至VCC。
P
输出电源
(1) I = 输入,O = 输出,P = 电源,GND = 地
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7 规格
7.1 绝对最大额定值
在工作结温范围内测得(除非另有说明)。(1)
最小值
最大值
单位
电源电压(2)
VCC
VR
VOC
IF
-0.3
6
V
输入反向电压(3)
5
V
V
输出集电极电压,仅限ISOM8711(5)
输入正向电流
–0.3
VCC + 0.5
25
1
mA
A
峰值瞬态输入电流(4)
输出电流,仅限ISOM8710
输出集电极电流,仅限ISOM8711(5)
输入功率耗散
IFT
IO
-15
15
mA
mA
mW
mW
°C
IO
50
PDI
PDO
TJ
75
输出集电极功率耗散,仅限ISOM8711(5)
工作结温
85
150
150
Tstg
-65
°C
存储温度
(1) 超出绝对最大额定值的运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其
他条件下能够正常运行。如果超出建议运行条件、但在绝对最大额定值范围内使用,器件可能不会完全正常运行,这可能影响器件的可
靠性、功能和性能并缩短器件寿命。
(2) 差分I/O 总线电压以外的所有电压值均为相对于本地接地电位的峰值电压值。
(3) 输入反向电压是从CAT 引脚相对于AN 引脚测量的。
(4) 脉冲宽度<1µs,每秒300 个脉冲。
(5) 这些表格的相关行包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶段。如有变更或停产,恕不另行通知。
7.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM),符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)
充电器件模型(CDM),符合JEDEC 规范JESD22-C101(2)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±1500
(1) JEDEC 文档JEP155 指出:500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出:250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
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7.3 建议运行条件
最小值
标称值
最大值
5.5
单位
V
VCC
2.7
0
电源电压
VF(OFF)
IF(ON)
IF(OFF)
IOH
0.8
V
输入关断状态电压
2
20
mA
输入导通状态正向电流
输入关断状态正向电流(1)
高电平状态输出电流
0
250
µA
mA
-4
IOL
4
13
mA
低电平状态输出电流,仅限ISOM8710
低电平状态集电极开路灌电流,仅限ISOM8711(2)
2mA ≤IF < 3mA 时的数据速率
3mA ≤IF < 6mA 时的数据速率
IF ≥6mA 时的数据速率
结温
IOS
mA
0
0
5
Mbps
Mbps
Mbps
°C
DR
10
0
25
TJ
-40
-40
130
125
TA
°C
环境温度
(1) 关断条件也由VF ≤0.8V 指定。
(2) 此表行包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶段。如有变更或停产,恕不另行通知。
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7.4 热性能信息
ISOM871x
DFF (SOIC)
5 引脚
热指标(1)
单位
RθJA
215.9
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
124.7
结至外壳(顶部)热阻
结至电路板热阻
156.9
91.5
ψJT
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
结至外壳(底部)热阻
154.2
ψJB
RθJC(bot)
—
(1) 有关新旧热指标的更多信息,请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
7.5 额定功率
参数
最大功耗(两侧)
最大功耗(侧1)
最大功耗(侧2)
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
PD
70
50
20
mW
IF = 20mA,VCC = 5.5V,TJ = 150°C,CL
= 15pF,输入2MHz 50% 占空比方波
PD1
PD2
mW
mW
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7.6 绝缘规格
值
参数
测试条件
单位
5-DFF
IEC 60664-1
外部间隙(1)
1 侧到2 侧的空间距离
CLR
CPG
DTI
>5
mm
mm
µm
V
外部爬电距离(1)
绝缘穿透距离
相对漏电起痕指数
材料组
1 侧到2 侧的封装表面距离
>5
>17
>400
II
最小内部间隙
CTI
IEC 60112;UL 746A
符合IEC 60664-1
I-IV
I-IV
I-III
额定市电电压≤150VRMS
额定市电电压≤300VRMS
额定市电电压≤600 VRMS
过压类别(符合IEC 60664-1)
DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17)(2)
VIORM
707
VPK
VRMS
VDC
VPK
交流电压(双极)
最大重复峰值隔离电压
交流电压(正弦波);时间依赖型电介质击穿(TDDB) 测
试
500
VIOWM
最大隔离工作电压
707
直流电压
VTEST = VIOTM,t = 60s(鉴定测试);VTEST = 1.2 ×
VIOTM,t = 1s(100% 生产测试)
VIOTM
VIMP
5303
7200
10000
最大瞬态隔离电压
最大脉冲电压(3)
VPK
在空气中测试,1.2/50µs 方波,符合IEC 62368-1
V
IOSM ≥1.3 x VIMP;在油中测试(鉴定测试),
最大浪涌隔离电压(4)
VIOSM
VPK
1.2/50µs 波形,符合IEC 62368-1
方法a:I/O 安全测试子组2/3 后,Vini = VIOTM,tini
60s;Vpd(m) = 1.2 × VIORM,tm = 10s
=
≤5
≤5
方法a:环境测试子组1 后,
Vini = VIOTM,tini = 60s;Vpd(m) = 1.6 × VIORM,tm = 10s
视在电荷(5)
qpd
pC
方法b:常规测试(100% 生产测试)和预处理(类型测
试),Vini = 1.2 x VIOTM,tini = 1s;
≤5
Vpd(m) = 1.875 x VIORM,tm = 1s(方法b1)或Vpd(m)
Vini,tm = tini(方法b3)
=
势垒电容,输入至输出(6)
隔离电阻,输入至输出(6)
VIO = 0.4 × sin (2 πft),f = 1MHz
VIO = 500V,TA = 25°C
CIO
RIO
1
pF
>1012
>1011
>109
2
VIO = 500V,100°C ≤TA ≤125°C
VIO = 500V,TS = 150°C
Ω
污染等级
气候类别
40/125/21
UL 1577
VTEST = VISO,t = 60s(生产测试);VTEST = 1.2 ×
VISO,t = 1s(100% 生产测试)
VISO
3750
VRMS
可承受的隔离电压
(1) 爬电距离和间隙应满足应用的特定设备隔离标准中的要求。电路板设计过程中必须谨慎小心,确保印刷电路板(PCB) 上隔离器的安装焊
盘不会缩短爬电距离和间隙。插入坡口、肋或两者都有助于增加PCB 上的爬电距离。
(2) 此耦合器仅适用于安全额定值范围内的安全电气绝缘。应借助合适的保护电路来确保符合安全额定值。
(3) 在空气中进行测试,以确定封装的浪涌抗扰度。
(4) 在油中进行测试,以确定隔离栅的固有浪涌抗扰度。
(5) 视在电荷是局部放电(pd) 引起的电气放电。
(6) 将隔离层每一侧的所有引脚都连在一起,构成一个双引脚器件。
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7.7 安全相关认证
VDE
CSA
UL
CQC
TUV
计划根据DIN EN IEC
60747-17 (VDE 0884-17)
进行认证
计划根据IEC 62368-1 和
IEC 61010-1 进行认证
计划根据EN 61010-1 和
EN 62368-1 进行认证
计划根据UL 1577 组件认 计划根据GB4943.1 进行
证计划进行认证
计划的证书
认证
计划的证书
计划的证书
计划的证书
计划的证书
7.8 安全限值
安全限制(1)旨在最大限度地减小在发生输入或输出电路故障时对隔离栅的潜在损害。
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
SO5 封装
RθJA = 215.9°C/W,VI = 5.5V,TJ = 135°C,TA = 25°C
RθJA = 215.9°C/W,VI = 3.6V,TJ = 135°C,TA = 25°C
RθJA = 215.9°C/W,VI = 2.7V,TJ = 135°C,TA = 25°C
RθJA = 215.9°C/W,VI = 2V,TJ = 135°C,TA = 25°C
RθJA = 215.9°C/W,TJ = 135°C,TA = 25°C
90 mA
135 mA
185 mA
250 mA
500 mW
安全输入、输出或电源电流(1)
IS
安全输入、输出或总功率(1)
最高安全温度(1)
PS
TS
130
°C
(1) 最高安全温度TS 具有与为器件指定的最大结温TJ 相同的值。IS 和PS 参数分别表示安全电流和安全功率。请勿超出IS 和PS 的最大限
值。这些限值随环境温度TA 的变化而变化。
表中的结至空气热阻RθJA 所属器件安装在引线式表面贴装封装对应的高K 测试板上。可使用以下公式计算各参数值:
TJ = TA + RθJA × P,其中,P 为器件所耗功率。
TJ(max) = TS = TA + RθJA × PS,其中,TJ(max) 为允许的最大结温。
PS = IS × VI,其中,VI 为最大输入电压。
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7.9 电气特性—直流
在建议运行条件下测得(除非另有说明)。所有典型规格均在TA = 25°C 和VCC = 3.3V 条件下测得(除非另有说明)。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值 单位
电源
VF
IF = 6mA
1.3
1.5
1.8
2
V
输入正向电压
ICCH
ICCL
I/O
mA
mA
图8-2 或图8-3,IF = 0mA
图8-2 或图8-3,IF = 6mA
逻辑高电平输出电源电流
逻辑低电平输出电源电流
2
VCC - 0.4 VCC - 0.2
V
V
V
V
图8-1,IF = 0,IO = -4mA,VCC = 2.7V
图8-1,IF = 0,IO = -4mA,VCC = 4.5V
图8-1,IF = 6mA,IO = 4mA,VCC =2.7V
图8-1,IF = 6mA,IO = 4mA,VCC = 4.5V
VOH
VOL
IOH
逻辑高电平输出电压,ISOM8710
逻辑高电平输出电压,ISOM8710
VCC - 0.3 VCC - 0.1
0.06
0.04
0.2
0.2
图8-3,IF = 6mA,VCC = 4.5V,RL = 348Ω;
IOL(灌电流)= 13mA
0.12
0.19
0.6
0.6
V
V
逻辑高电平输出电压,ISOM8711(1)
图8-3,IF = 6mA,VCC = 2.7V,RL = 208Ω;
IOL(灌电流)= 13mA
100 uA
100 uA
图8-3,IF = 0mA,VOUT = VCC = 2.7V
图8-3,IF = 0mA,VOUT = VCC = 4.5V
逻辑高电平输出电流,ISOM8711(1)
ITH
IHYS
IR
1
2
mA
mA
输入阈值电流
输入电流迟滞
输入反向电流
输入电容
0.15
VR = 5V,TA = 25ºC
10 µA
pF
CI
4
f = 1MHz、VF = 0V 时的阳极至阴极电容
(1) 这些表格的相关行包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶段。如有变更或停产,恕不另行通知。
7.10 Switching Characteristics, ISOM8710
Over recommended operating conditions unless otherwise noted. VCC = 2.7 V to 5.5 V. All typical specifications are at TA =
25 ℃and VCC = 3.3 V.
PARAMETER
Output signal rise time
Output signal fall time
TEST CONDITIONS
图8-2, CL = 15 pF
MIN
TYP MAX UNIT
tr
tf
10
10
ns
ns
图8-2, CL = 15 pF
Propagation delay time for output LOW to
HIGH transition
图8-2, IF = 6 mA to 0 mA, CL = 15 pF. Tr =
Tf = 5 ns
tPLH
tPHL
52
52
ns
ns
Propagation delay time for output HIGH to
LOW transition
图8-2, IF = 0 mA to 6 mA, CL = 15 pF. Tr = Tf
= 5 ns
PWD
tpsk
Pulse Width Distortion |tPHL - tPLH
|
4.7
17
15
ns
ns
图8-2, IF = 6 mA, CL = 15 pF. Tr = Tf = 5 ns
Part-to-part delay skew
IF = 6 mA, CL = 15 pF. Tr = Tf = 5 ns
Common mode transient immunity with a
static LOW output
图8-5, VCM = 1200 Vp-p, IF = 6 mA, output =
LOW
|CMTILl
±125
±150
kV/µs
Common mode transient immunity with a
static HIGH output
图8-5, VCM = 1200 Vp-p, IF = 0 mA, output =
HIGH
lCMTIH|
TIE
±800 ±1000
4.2
kV/µs
ns
216 –1 PRBS data at 20 Mbps, IF = 6 mA
Time Interval Error
12
7.11 开关特性,ISOM8711
在建议运行条件下测得(除非另有说明)。VCC = 2.7V 至5.5V。除非另有说明,否则上拉电阻为300Ω。所有典型规格均在
TA = 25℃且VCC = 3.3V 时测得。(1)
参数
测试条件
图8-3,CL = 15pF
最小值 典型值 最大值 单位
tr
15
ns
输出信号上升时间
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在建议运行条件下测得(除非另有说明)。VCC = 2.7V 至5.5V。除非另有说明,否则上拉电阻为300Ω。所有典型规格均在
TA = 25℃且VCC = 3.3V 时测得。(1)
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
tf
15
54
ns
ns
图8-3,CL = 15pF
输出信号下降时间
图8-3,IF = 6mA 至0mA,CL = 15pF。Tr =
Tf = 5ns,RL = 300Ω
使用电压输入将输出从低电平转换到高电平的
传播延迟时间
tPLH
图8-3,IF = 0mA 至6mA,CL = 15pF。Tr =
Tf = 5ns,RL = 300Ω
使用电压输入将输出从高电平转换到低电平的
传播延迟时间
tPHL
54
ns
PWD
tpsk
3
26
15
ns
ns
使用电压输入时的脉宽失真|tPHL - tPLH
|
图8-3,IF = 6mA,CL = 15pF。Tr = Tf = 5ns
IF = 6mA,CL = 15pF。Tr = Tf = 5ns
器件间延迟偏斜
图8-6,VCM = 1200Vp-p,IF = 6mA,输出=低
电平
|CMTIL|
|CMTIH|
TIE
±85
±85
±100
±100
2
kV/µs
kV/µs
ns
具有静态低电平输出的共模瞬态抗扰度
具有静态高电平输出的共模瞬态抗扰度
时间间隔误差
图8-6,VCM = 1200Vp-p,IF = 0mA,输出=高
电平
20Mbps 时的PRBS 数据为216 –1,IF =
6mA
12
(1) 此表包含产品预发布信息。ISOM8711 正处于开发的设计阶段。如有变更或停产,恕不另行通知。
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7.12 典型特性
1.5
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
Ambient temperature, TA (C)
ISOM871x
ISOM871x
图7-1. 输入阈值电流与环境温度间的关系
图7-2. 输入正向电流与输入正向电压间的关系
5.5
5
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2 1.4 1.6 1.8
2
Input forward current, IF (mA)
IF = 6mA
ISOM8710
IOL = 2mA
ISOM8710
TA=25°C
图7-4. 低电平输出电压与环境温度间的关系
图7-3. 输出电压与输入正向电流间的关系
0.1
5
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
4.8
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
4.6
4.4
4.2
4
3.8
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
2.4
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
IOL=4mA
-40
-20
IF = 6mA
0
20
40
60
80
100 120 140
IOH = 2 mA
Ambient temperature, TA (C)
Ambient temperature, TA (C)
IF = 6mA
ISOM8710
ISOM8710
图7-5. 低电平输出电压与环境温度间的关系
图7-6. 高电平输出电压与环境温度间的关系
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5
4.8
4.6
4.4
4.2
4
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
3.8
3.6
3.4
3.2
3
2.8
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
2.6
2.4
-40
0
2.5
5
7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25
Data rate, DR (Mbps)
-20
0
20
40
60
80
100
120
Ambient temperature, TA (C)
IF = 6mA
ISOM8710
CL = 0pF
IF = 6mA
ISOM8710
IOL=4mA
图7-8. 输出电源电流与数据速率间的关系
图7-7. 高电平输出电压与环境温度间的关系
3
2
1.75
1.5
1.25
1
VCC = 3.3 V
VCC = 5.5 V
2.8
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.75
0.5
0.25
0
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
0
2.5
5
7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25
Data rate, DR (Mbps)
Ambient temperature, TA (C)
IF = 6mA
ISOM8710
IF = 6mA
ISOM8710
CL = 15pF
图7-10. 逻辑低电平输出电源电流与环境温度间的关系
图7-9. 输出电源电流与数据速率间的关系
2
1.75
1.5
1.25
1
50
45
40
35
30
25
20
15
10
0.75
0.5
0.25
0
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
tPHL
tPLH
5
0
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
VCC = 3.3V
Ambient temperature, TA (C)
Ambient temperature, TA (C)
IF = 0 mA
ISOM8710
ISOM8710
图7-11. 逻辑高电平输出电源电流与环境温度间的关系
图7-12. 传播延迟时间与环境温度间的关系
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50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
20
18
16
14
12
10
8
VCC = 3.3 V
VCC = 5 V
6
4
tPHL
tPLH
2
0
0
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
VCC = 5V
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Ambient temperature, TA (C)
Ambient temperature, TA (C)
ISOM8710
IF = 6mA
ISOM8710
图7-13. 传播延迟时间与环境温度间的关系
图7-14. 脉宽失真度与环境温度之间的关系
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
Supply voltage, VCC (V)
IF = 6mA
ISOM8710
CL = 15pF
图7-15. 脉宽失真与电源电压间的关系
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8 参数测量信息
5
1
0.1 µF
CL
VOUT
IF
4
3
+
–
IOL/IOH
2
图8-1. ISOM8710 针对VOL 和VOH 的电流源测试电路
ICCH/ICCL
5
1
2
0.1 µF
CL
+
–
VCC
4
3
IF
VOUT
图8-2. ISOM8710 针对ICCL、ICCH 和开关时序的电流源测试电路
ICCH/ICCL
5
RL
1
2
0.1µF
+
–
IF
VCC
VOUT
4
3
CL
图8-3. ISOM8711 针对电气和开关时序的电流源测试电路
Tr = 5 ns
Tf = 5 ns
90%
IF
50%
10%
tf
tr
VOUT
90%
50%
10%
tPHL
图8-4. 开关时序波形
tPLH
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5
1
2
0.1 µF
+
–
VCC
4
3
IF
VOUT
CL
GNDI
GNDO
VCM
图8-5. ISOM8710 共模瞬态抗扰度测试电路
5
RL
1
2
0.1µF
+
–
IF
VCC
VOUT
4
3
CL
GNDO
GNDI
VCM
图8-6. ISOM8711 共模瞬态抗扰度测试电路
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9 详细说明
9.1 概述
ISOM871x 系列器件是为数据速率高达 25Mbps 的数字信号提供隔离的光耦仿真器,是光耦合器的单通道、引脚
兼容的可直接替换器件。虽然标准光耦合器使用LED 作为输入级,但ISOM871x 使用仿真二极管作为输入级。输
入级通过TI 专有的基于二氧化硅 (SiO2) 的隔离栅与驱动级隔离,不仅能够提供可靠的隔离,而且还提供一流的共
模瞬态抗扰度。订购选项包括CMOS 输出和集电极开路输出选项。
ISOM871x 器件可隔离高速数字信号,并提供传统光耦合器不具备的性能、可靠性和灵活性优势。这些器件基于
实现低功耗和高速运行的CMOS 隔离技术,因此不受光耦合器中的磨损效应影响,这种磨损会随着温度、正向电
流和器件使用年限的增加而降低性能。
节9.2 中给出了ISOM871x 器件的功能方框图。输入信号使用开关键控 (OOK) 调制方案通过隔离栅进行传输。发
送器在隔离层上发送高频载波以表示一个数字状态,通过不发送信号来表示另一个数字状态。接收器在高级信号
调节后对信号进行解调并通过输出级产生信号。这些器件还采用了先进的电路技术,可更大限度地提高 CMTI 性
能并更大限度地减少辐射发射。图9-2 显示了OOK 方案工作原理的概念细节。
9.2 功能方框图
VCC
Diode
Emulator
AN
Output Stage
OUT
TX
RX
(CMOS or Open-Collector)
CAT
GND
图9-1. 光耦仿真器的概念方框图
IF INPUT
OOK Modula on
across isola on barrier
VOUT
图9-2. 基于开关键控(OOK) 的调制方案
9.3 特性说明
ISOM871x 器件接收电流输入并提供隔离式电压输出。ISOM8710 在接收器侧有一个输出缓冲器,此缓冲器能够
提供足够的电流来驱动大多数逻辑输入器件。ISOM8711 具有由输出缓冲器驱动的集电极开路输出。两个器件都
能够隔离高达25Mbps 数据速率的信号,并且1 侧和2 侧之间的隔离电压额定值为3750VRMS。
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9.4 器件功能模式
表9-1 列出了ISOM871x 器件的功能模式。
表9-1. 功能表
输入电流
(1)
VCC 状态(2)
输出
备注
IF
> ITH
L
PU
通道输出假定与通道输入的逻辑状态相反。
< ITH
H
VCC 未上电时,输出不确定(2)。VCC 从未上电转换为上电时,
通道输出假定为输入的逻辑状态。
PD
X
不确定
(1) VCC = 输出电源;PU = 上电(VCC ≥2.7V);PD = 断电(VCC ≤2V);X = 不相关;H = 高电平;L = 低电平
(2) 当2V < VCC < 2.7V 时,输出为未定状态。
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10 应用和实施
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规范,TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户应负责确定各元件
是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计实现,以确认系统功能。
10.1 应用信息
ISOM871x 器件是具有二极管仿真器输入和数字输出的单通道光耦仿真器,这些器件使用开关键控调制通过隔离
栅传输数据。隔离栅将这些器件的两侧分开,因此,在建议运行条件下,可使用电压和电流单独为每一侧供电。
例如,可以为ISOM871x VCC 引脚提供3.3V 电压(对于VCC,该电压在2.7V 至5.5V 范围内),并以5mA 电流
驱动二极管仿真器输入(对于IF,该电流也在2mA 至20mA 范围内)。
除了提供隔离外,光耦仿真器还可用作电流至电压转换器或电压电平转换器。光耦仿真器不符合任何特定的接口
标准,用于隔离单端数字信号线。不管接口类型或标准如何,隔离器件(如 ISOM871x)通常都位于数据控制器
(即MCU 或FPGA)和传感器、数据转换器或线路收发器之间。
10.2 典型应用
对于工业应用,ISOM871x 器件可与德州仪器 (TI) 的混合信号微控制器、数模转换器、变压器驱动器、CAN 收发
器、缓冲器和稳压器配合使用,以创建隔离式 CAN 通信系统。可以替换该典型原理图的不同元件(如微控制器、
收发器、可选缓冲器和电源),以创建隔离式RS-485、UART、SPI、GPIO 和其他隔离式信号通信系统。此外,
ISOM871x 器件可用于在建议运行条件下隔离其他信号,包括PWM 电源反馈信号。
VS
MBR0520L
or equivalent
0.1
F
5 V
2
5VISO
3
1
VCC
D2
SN6501
10 F 0.1
F
D1
GND
10
F
MBR0520L
or equivalent
4, 5
CAN
bus
ISO Barrier
0.1
0.1
3
F
(optional)
5
VCC
F
0.1
F
RIN
1
2
4
3
AN
VOUT
ISOM8710
10
CAT
SN74LVC1G14
GND
VCC
STB
8
VDDIO
4
1
R
T
CANH
(optional)
CANRXA
7
6
Controller
5
RIN
TCAN1044AV
CANL
VCC
1
2
CANTXA
AN
0.1 F
VOUT
ISOM8710
VSS
4
3
GND
2
SN74LVC1G14
CAT
GND
图10-1. 使用ISOM8710 的典型隔离式CAN 应用
10.2.1 设计要求
若要使用ISOM871x 器件进行设计,请使用表10-1 中所列的参数。
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表10-1. 设计参数
参数
值
示例值
电源电压,VCC
2.7V 至5.5V
3.3V 或5V
2mA
输入正向电流IF,数据速率高达5Mbps
输入正向电流IF,数据速率高达10Mbps
输入正向电流IF,数据速率高达25Mbps
VCC 和GND 之间的去耦电容器
2 mA 至20 mA
3 mA 至20 mA
6 mA 至20 mA
0.1µF
5mA
10mA
0.1µF
ISOM8711 的OUT 和VCC 之间的上拉电阻值RL
750Ω 至50kΩ
4.7kΩ
10.2.2 详细设计过程
本节介绍了使用ISOM871x 光耦仿真器的设计过程。选择的外部元件应使ISOM871x 在建议运行条件内运行。以
下有关元件选型的建议侧重于典型隔离式信号电路的设计,同时考虑输入电流和数据速率。
10.2.2.1 确定RIN 阻值
ISOM871x 的输入侧由电流驱动。为了限制流入 AN 引脚的电流,建议使用串联电阻 RIN 与输入端串联,如图
10-1 所示。
可确定 RIN 阻值,以更大限度地减少流经 ISOM871x 输入侧的电流和功耗,也可确定其阻值以实现更高的数据速
率,具体取决于应用要求。无论有何要求,RIN 的值都应将输入正向电流限制在 ISOM871x 的建议运行条件 内。
计算给定输入电压 VIN 和所需输入正向电流 IF 下 RIN 的公式如方程式 1 所示,其中 VF 是 ISOM871x 输入正向电
压的最大规格:
V
− V
IN
F MAX
R
=
(1)
IN
I
F
例如,当输入电压为24V,所需IF 为10mA 时,RIN 的计算公式如下:
24 V − 1.8 V
R
=
= 2.22 kΩ
(2)
IN
10 mA)
10.2.2.2 使用缓冲器驱动输入
ISOM871x 的输入可由反相缓冲器或同相缓冲器驱动,以更改 ISOM871x 的真值表或提供足够的输入正向电流来
驱动器件。缓冲器的使用是可选的。如果使用缓冲器,则RIN 的公式保持不变,如上所示。
RIN 的阻值是根据缓冲器的输出电压VBUF 和所需的正向输入电流IF 确定的,方程式1 将变为:
V
− V
BUF
F MAX
R
=
(3)
(4)
IN
I
F
例如,使用具有5V 输出和5mA 所需IF 的缓冲器时,RIN 的计算公式如下:
5 V − 1.8 V
R
=
= 640 Ω
IN
5 mA)
10.2.2.3 计算ISOM8711 的RL
如果使用 ISOM8710,则不需要 RL 元件。由于 ISOM8711 具有集电极开路输出引脚,因此传输逻辑高电平信号
需要一个上拉电阻器RL,它将OUT 连接到VCC。当线路未由开漏OUT 引脚驱动为低电平时,该上拉电阻器将线
路上拉为高电平。对于使用 ISOM8711 的系统而言,RL 的值是一个重要的设计考虑因素,因为值过低(强上拉)
会导致过多的功率耗散,而值过高(弱上拉)会导致高频时发生信号损失。下文提供了上拉电阻计算公式。
第1 步:计算最小RL
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RL 值过小会使 ISOM8711 的 OUT 引脚无法驱动低电平信号。因此,最小 RL 的公式是 VCC、VIL(可由所连接器
件的输入缓冲器读取为低电平信号的最大电压电平)和 IOS(在低电平信号状态下可灌入的最大输出电流)的函
数,如方程式5 所示。
V
− V
CC
I
IL MAX
OS MAX
R
=
(5)
L MIN
大多数 CMOS 输入器件都具有与电源成函数关系的最大 VIL 阈值(例如,为 VCC 电平的 30%),而 TTL 输入器
件可以具有固定的VIL 阈值(如0.8V),而无论电源为何。
例如,VCC = 3.3V,最大VIL 为0.99V,最大IOS 为13mA,最小RL 的计算公式如下:
3.3 V − 0.99 V
R
=
= 178 Ω
(6)
L MIN
13 mA)
第2 步:计算最大RL
根据标准上升时间规格,最大上拉电阻受 OUT 信号线的负载和布线电容 CL 的限制。如果上拉电阻值过高,则信
号线在再次被拉低之前无法上升到逻辑高电平。因此,要计算最大合适RL 值,必须首先使用方程式7 根据以数据
速率周期百分比表示的最大允许上升时间以及要传输信号的最大数据速率计算最大允许上升时间tR。
rise time %
t
= 2 ×
(7)
R
data rate
MAX
可以将此上升时间设置为等于发生10% 到90% 转换所需的时间常数因子,并求解电阻值,如方程式8 所示:
t
R
R
=
(8)
L MAX
2.2 × C
L
例如,如果上升时间可以占据10Mbps 信号周期的15%,则上升时间(以秒为单位)的计算公式如下:
15 %
10 Mbps
t
= 2 ×
= 30 ns
(9)
R
如果上升时间为30ns,典型负载电容为2pF,则最大RL 按下式估算得出:
30 ns
2.2 × 2 pF
R
=
= 6.82 kΩ
(10)
L MAX
第3 步:选择介于RL (min) 和RL (max) 之间的RL
所选的 RL 值应介于计算得出的 RL [min] 和 RL [max] 值之间,以满足设计标准。较低的值将实现更快的信号传输或
产生更高的负载和布线电容,而较高的值将消耗更低的功耗。
10.2.3 应用曲线
以下典型开关曲线显示了使用ISOM871x 进行的数据传输。
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DR = 10Mbps
ISOM8710
VCC = 3.3V
CL = 15pF
DR = 5Mbps
ISOM8710
VCC = 3.3V
CL = 15pF
图10-3. IF = 3mA 时的典型输出波形
图10-2. IF = 2mA 时的典型输出波形
DR = 25Mbps
ISOM8710
VCC = 3.3V
CL = 15pF
图10-4. IF = 6mA 时的典型输出波形
电源相关建议
该器件可在 2.7V 至 5.5V 的输入电源电压范围内工作。为确保在各种数据速率和电源电压条件下可靠运行,建议
在 VCC 电源引脚上使用 0.1μF 旁路电容器。电容器应放置在距 VCC 引脚 2mm 的范围内,并尽可能靠近 VCC 引
脚。
如果应用中只有单个初级侧电源,则可以借助德州仪器 (TI) 的SN6501、SN6505A/B 或SN6507 等隔离变压器驱
动器为次级侧生成隔离式电源。对于这类应用,有关详细的电源设计和变压器选择建议,请参阅每个产品的数据
表及其在TI.com 上各自的产品页面。
10.3 布局
10.3.1 布局指南
• 使用低ESR 陶瓷旁路电容器将VCC 引脚旁路至地。当使用电介质等级为X5R 或X7R 的陶瓷电容器时,建议
的典型旁路电容为0.1μF。在PCB 布局中,应将电容器尽可能靠近VCC 引脚放置,且位于同一层。电容器的
额定电压必须大于VCC 电压电平。
• 应使用直接连接或两个过孔将器件地连接到PCB 接地平面,以便更大限度地减小电感。
• 电容器和其他元件与PCB 接地平面的连接应使用直接连接或两个过孔,以更大限度地减小电感。
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10.3.2 布局示例
图10-5. 采用2 层电路板的ISOM871x 布局示例
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11 器件和文档支持
11.1 文档支持
相关文档请参见以下部分:
• 德州仪器(TI),隔离相关术语
• 德州仪器(TI),SN6501 隔离式电源用变压器驱动器数据表
• 德州仪器(TI),SN6505x 用于隔离式电源的低噪声1A 变压器驱动器数据表
• 德州仪器(TI),SN6507 适用于隔离式电源且具有占空比控制功能的低发射36V 推挽式变压器驱动器数据表
• 德州仪器(TI),TCAN1044A-Q1 和TCAN1044AV-Q1 具有待机模式的汽车类故障保护型CAN FD 收发器数据
表
11.2 接收文档更新通知
要接收文档更新通知,请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册,即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息,请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
11.3 支持资源
TI E2E™ 中文支持论坛是工程师的重要参考资料,可直接从专家处获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索
现有解答或提出自己的问题,获得所需的快速设计帮助。链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并
不构成TI 技术规范,并且不一定反映TI 的观点;请参阅TI 的使用条款。
11.4 商标
所有商标均为其各自所有者的财产。
11.5 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序,可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级,大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏,这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.6 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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12 机械、封装和可订购信息
以下页面包含机械、封装和可订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更,恕不另行通知,
且不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本,请查阅左侧的导航栏。
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30-Jun-2023
PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
ISOM8710DFFR
XISOM8710DFF
ACTIVE
ACTIVE
SOIC
SOIC
DFF
DFF
5
5
2000 RoHS & Green
1000 TBD
NIPDAU
Level-2-260C-1 YEAR
Call TI
-40 to 125
-40 to 125
8710
Samples
Samples
Call TI
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
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30-Jun-2023
Addendum-Page 2
重要声明和免责声明
TI“按原样”提供技术和可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,
不保证没有瑕疵且不做出任何明示或暗示的担保,包括但不限于对适销性、某特定用途方面的适用性或不侵犯任何第三方知识产权的暗示担
保。
这些资源可供使用 TI 产品进行设计的熟练开发人员使用。您将自行承担以下全部责任:(1) 针对您的应用选择合适的 TI 产品,(2) 设计、验
证并测试您的应用,(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他功能安全、信息安全、监管或其他要求。
这些资源如有变更,恕不另行通知。TI 授权您仅可将这些资源用于研发本资源所述的 TI 产品的应用。严禁对这些资源进行其他复制或展示。
您无权使用任何其他 TI 知识产权或任何第三方知识产权。您应全额赔偿因在这些资源的使用中对 TI 及其代表造成的任何索赔、损害、成
本、损失和债务,TI 对此概不负责。
TI 提供的产品受 TI 的销售条款或 ti.com 上其他适用条款/TI 产品随附的其他适用条款的约束。TI 提供这些资源并不会扩展或以其他方式更改
TI 针对 TI 产品发布的适用的担保或担保免责声明。
TI 反对并拒绝您可能提出的任何其他或不同的条款。IMPORTANT NOTICE
邮寄地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265
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相关型号:
SI9130DB
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-
VISHAY
SI9135LG-T1
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-
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SI9135LG-T1-E3
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SI9135_11
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-
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SI9136_11
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SI9130CG-T1-E3
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SI9130LG-T1-E3
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SI9130_11
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SI9137
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SI9137DB
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VISHAY
SI9137LG
Multi-Output, Sequence Selectable Power-Supply Controller for Mobile ApplicationsWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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SI9122E
500-kHz Half-Bridge DC/DC Controller with Integrated Secondary Synchronous Rectification DriversWarning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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