GP8101/GP8101M：PWM轉(zhuǎn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，PWM信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換是一項(xiàng)常見且關(guān)鍵的任務(wù)。今天，我們就來(lái)深入了解一下客益電子推出的GP8101和GP8101M這兩款PWM轉(zhuǎn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器，看看它們有哪些獨(dú)特之處和應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：GP8101-F50-N-SW.pdf

一、芯片特性

功能概述

GP8101能夠?qū)⒄伎毡葹?% - 100%的PWM信號(hào)線性轉(zhuǎn)換成0 - 5V或者0 - 10V的模擬電壓輸出。而GP8101M則針對(duì)高頻調(diào)制后的PWM信號(hào)進(jìn)行處理，它需要與高頻調(diào)制APC芯片（如GP9301M、GP9303M等）配合使用，可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的電容隔離或變壓器隔離。

關(guān)鍵參數(shù)

• 輸入信號(hào)范圍：輸入PWM信號(hào)占空比范圍為0% - 100%，頻率范圍是50Hz - 50KHz（若小于50Hz，需聯(lián)系客益電子定制參數(shù)），高電平為3.0V - 5.5V。
• 輸出精度：輸出電壓誤差小于1%（可選0.5%、0.1%），輸出電壓線性度誤差小于0.5%（可選0.2%、0.1%）。
• 電源與功耗：電源電壓范圍為10V - 40V，功耗小于2mA，啟動(dòng)時(shí)間小于2ms。
• 工作溫度：有-40°C - 85°C和-40°C - 125°C兩種規(guī)格可供選擇。

二、管腳定義與參數(shù)

管腳分布

絕對(duì)最大額定參數(shù)

在使用芯片時(shí)，我們必須關(guān)注其絕對(duì)最大額定參數(shù)。工業(yè)操作溫度范圍是 -40℃至125℃，儲(chǔ)存溫度為 -50℃至125℃，輸入電壓范圍是 -0.3V至VCC + 0.3V，最大電壓為40V，ESD保護(hù)大于2000V。超過(guò)這些參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵守。

三、典型應(yīng)用

基本功能電路

當(dāng)芯片在板內(nèi)電路中使用時(shí)，可以適當(dāng)增加電容和TVS來(lái)穩(wěn)定和保護(hù)電路。需要注意的是，V5V上必須外接大于1uF的電容；當(dāng)作為板級(jí)接口時(shí)，VCC選擇為12V供電；VOUT作為板級(jí)接口使用時(shí)，要加12V單向TVS進(jìn)行反接、浪涌保護(hù)。

隔離光耦電源連接方案

在隔離應(yīng)用中，光耦電源有兩種接法。一種是V5V直接作為光耦電源，這種電路較為簡(jiǎn)單；另一種是V5V經(jīng)過(guò)NPN管9013后作為電源，這種接法光耦引入的誤差較小。

四、器件功能

GP8101功能

GP8101是一款高性能的PAC芯片，輸入PWM信號(hào)頻率兼容50Hz - 50KHz。輸出電壓范圍可通過(guò)SEL信號(hào)選擇，當(dāng)SEL接地時(shí)，VOUT輸出0 - 5V；當(dāng)SEL接V5V時(shí)，VOUT輸出0 - 10V。輸出電壓計(jì)算公式為：選擇0 - 5V輸出時(shí)，(VOUT = 5V D_{PWM})；選擇0 - 10V輸出時(shí)，(VOUT = 10V D{PWM})，其中(D{PWM})為輸入信號(hào)PWM的占空比。

GP8101M功能

GP8101M在GP8101的基礎(chǔ)上，識(shí)別高頻調(diào)制的PWM信號(hào)。高電平被調(diào)制成75%占空比的周期信號(hào)，低電平被調(diào)制成25%占空比的周期信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后輸出0 - 5V/0 - 10V電壓信號(hào)，常用于電容隔離和變壓器隔離，一般與調(diào)制型的APC芯片配合使用。

輸出精度與保護(hù)

GP8101的輸出電壓精度有1%、0.5%兩檔可供選擇。當(dāng)作為系統(tǒng)的接口芯片使用時(shí)，需要在VOUT輸出腳上對(duì)地接一個(gè)12V的單向TVS，以保證芯片的熱插拔、靜電、反接等保護(hù)，同時(shí)輸出接一個(gè)10uF電容可以增強(qiáng)輸出電壓的抗干擾能力。

五、交流與直流特性

交流特性

直流特性

六、應(yīng)用方案

基本功能典型電路

GP8101模塊可實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其購(gòu)買鏈接為：http://item.taobao.com/item.htm?id=611419595146。

隔離DAC功能

MCU產(chǎn)生的PWM信號(hào)通過(guò)光耦隔離后送給PAC芯片GP8101，可輸出0 - 5V/0 - 10V信號(hào)。與GP8101同類型的產(chǎn)品GP8102還可以輸出電流量。

0 - 10V智能調(diào)光

利用無(wú)線智能模塊輸出PWM信號(hào)，通過(guò)PAC芯片GP8101轉(zhuǎn)換成0 - 10V電壓，從而調(diào)節(jié)0 - 10V調(diào)光電源實(shí)現(xiàn)LED亮度調(diào)節(jié)。

多通道0 - 10V調(diào)光模塊

MCU作為主控芯片，通過(guò)485總線獲取調(diào)光信息，并通過(guò)PWM信號(hào)輸出，經(jīng)光耦隔離后輸入到GP8101輸出0 - 10V電壓。

變頻器0 - 10V/4 - 20mA調(diào)速接口

0 - 10V電壓通過(guò)GP9303轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)光耦隔離后輸入到變頻器的MCU控制部分進(jìn)行電機(jī)調(diào)速。MCU控制輸出的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離后，用PAC芯片GP8101輸出0 - 10V電壓，用PAC芯片GP8102輸出4 - 20mA電流。

隔離方案

包括光耦隔離、電容隔離和變壓器隔離三種方式，可實(shí)現(xiàn)0 - 5V/0 - 10V的信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換。

七、訂購(gòu)須知

GP8101(GP8101M)的訂購(gòu)碼有多種規(guī)格，涵蓋了不同的高頻調(diào)制、PWM頻率范圍、精度、封裝和工作溫度等參數(shù)，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

八、封裝信息

芯片提供SOP8、ESOP8和DFN8三種封裝形式，每種封裝都有其對(duì)應(yīng)的尺寸規(guī)格，在設(shè)計(jì)電路板時(shí)需要參考JEDEC圖紙以確保尺寸、公差等符合要求。

總的來(lái)說(shuō)，GP8101和GP8101M這兩款芯片在PWM轉(zhuǎn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出色，具有高精度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。電子工程師們?cè)谶M(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分考慮它們的特性和優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)更高效、穩(wěn)定的電路設(shè)計(jì)。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到過(guò)類似芯片的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。