深入解析GP8101/GP8101M：PWM轉(zhuǎn)模擬電壓轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號與模擬電壓之間的轉(zhuǎn)換是一項常見且關(guān)鍵的任務(wù)。今天，我們將深入探討客益電子推出的GP8101和GP8101M這兩款PWM轉(zhuǎn)模擬電壓轉(zhuǎn)換器，了解它們的特性、功能、應(yīng)用場景以及訂購封裝等方面的信息。

文件下載：GP8101-F50-NH-SW.pdf

芯片特性與描述

特性概述

GP8101能夠?qū)⒄伎毡葹?% - 100%的PWM信號線性轉(zhuǎn)換成0 - 5V或者0 - 10V的模擬電壓輸出。而GP8101M則針對高頻調(diào)制后的PWM信號進(jìn)行處理，同樣能線性轉(zhuǎn)換成0 - 5V或者0 - 10V的模擬電壓輸出，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)模擬信號的電容隔離或變壓器隔離。

這兩款芯片具有輸入信號范圍廣（0% - 100%）、輸入PWM信號頻率范圍為50Hz - 50KHz（小于50Hz需聯(lián)系客益電子）、輸入PWM信號高電平為3.0V - 5.5V等特點(diǎn)。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%），電源電壓范圍為10V - 40V，功耗小于2mA，啟動時間小于2ms，工作溫度范圍有 - 40°C - 85°C和 - 40°C - 125°C可選。

功能描述

GP8101相當(dāng)于一個PWM信號輸入、模擬信號輸出的DAC，能將PWM信號線性轉(zhuǎn)換為模擬電壓，且輸出電壓精度高。GP8101M則在GP8101的基礎(chǔ)上，可處理高頻調(diào)制的PWM信號，實(shí)現(xiàn)模擬信號的隔離。

管腳定義與參數(shù)

管腳定義

絕對最大額定參數(shù)

工業(yè)操作溫度為 - 40℃至125℃，儲存溫度為 - 50℃至125℃，輸入電壓范圍為 - 0.3V至VCC + 0.3V，最大電壓為40V，ESD保護(hù)大于2000V。需要注意的是，超過這些參數(shù)可能會造成設(shè)備永久性損壞，不保證器件在超出規(guī)范條件下操作，長時間暴露于極端條件可能影響設(shè)備可靠性或功能。

典型應(yīng)用

基本功能（典型電路）

在板內(nèi)電路中使用時，可適當(dāng)增加電容和TVS對電路進(jìn)行穩(wěn)定和保護(hù)。V5V上必須外接大于1uF的電容，當(dāng)作為板級接口時，VCC選擇為12V供電，VOUT作為板級接口使用時，需加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：一是V5V為光耦電源，電路簡單；二是V5V經(jīng)過NPN管9013后作為電源，光耦引入誤差小。

器件功能

GP8101功能

輸入PWM信號頻率兼容50Hz - 50KHz，輸出電壓范圍可通過SEL信號選擇，當(dāng)SEL接地時，VOUT輸出0 - 5V；當(dāng)SEL接V5V時，VOUT輸出0 - 10V。輸出電壓計算公式為：當(dāng)選擇0 - 5V輸出時，(VOUT = 5V D_{PWM})；當(dāng)選擇0 - 10V輸出時，(VOUT = 10V D{PWM})，其中(D{PWM})為輸入信號PWM的占空比。輸出電壓精度有1%、0.5%兩檔可從型號中選擇。作為系統(tǒng)接口芯片使用時，需在VOUT輸出腳對地接一個12V的單向TVS，輸出接一個10uF電容可增強(qiáng)輸出電壓的抗干擾能力。

GP8101M功能

將識別的輸入PWM信號為高頻調(diào)制信號，高電平被調(diào)制成75%占空比的周期信號，低電平被調(diào)制成25%占空比的周期信號，轉(zhuǎn)換后再將PWM信號轉(zhuǎn)換成0 - 5V/0 - 10V電壓信號，可用于電容隔離和變壓器隔離，一般與調(diào)制型的APC芯片GP9301M或GP9303M配合使用。

交流與直流特性

交流特性

需要注意的是，輸入PWM信號默認(rèn)頻率范圍是50Hz - 50KHz，超出范圍會影響輸出電壓精度，低于50Hz需原廠定制參數(shù)。KCYCLE與輸入PWM頻率有關(guān)，頻率越高，此參數(shù)越大。

直流特性

當(dāng)芯片作為板級接口芯片時，輸出0 - 5V/0 - 10V，建議電源選擇12V供電。SOP8封裝承受功率一般小于0.5W，選擇電源與驅(qū)動能力時需考慮芯片承受功率小于0.4W，且芯片承受功率越大，溫升越大。V5V上外掛負(fù)載后可能會輕微影響芯片精度。

應(yīng)用方案介紹

GP8101基本功能典型電路

有對應(yīng)的模塊可供購買，購買鏈接為http://item.taobao.com/item.htm?id=611419595146。

隔離DAC功能

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

0 - 10V智能調(diào)光

利用無線智能模塊輸出PWM信號，通過PAC芯片GP8101轉(zhuǎn)換成0 - 10V電壓，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485總線獲取調(diào)光信息，并通過PWM信號輸出，經(jīng)光耦隔離后輸入到GP8101輸出0 - 10V電壓；也可通過I2C信號輸出，經(jīng)光耦隔離后輸入到GP8201輸出0 - 10V電壓。

變頻器0 - 10V/4 - 20mA調(diào)速接口

0 - 10V電壓通過GP9303轉(zhuǎn)換成PWM信號，經(jīng)過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PWM信號經(jīng)過光耦隔離后，用PAC芯片GP8101輸出0 - 10V電壓，用PAC芯片GP8102輸出4 - 20mA電流。

0 - 5V轉(zhuǎn)0 - 5V隔離方案

包括光耦隔離、電容隔離和變壓器隔離三種方式。光耦隔離利用APC芯片GP9303將模擬信號轉(zhuǎn)換成PWM，通過光耦TLP1788隔離后還原成電壓；電容隔離利用GP9303M將0 - 5V信號轉(zhuǎn)換成高頻調(diào)制的PWM信號，經(jīng)過電容隔離傳輸后，GP8101M將信號還原成0 - 5V輸出；變壓器隔離則是GP9303M將0 - 5V信號轉(zhuǎn)換成高頻調(diào)制的PWM信號，經(jīng)過變壓器隔離傳輸后，GP8101M將信號還原成0 - 5V輸出。

0 - 10V轉(zhuǎn)0 - 10V隔離方案 - 光耦隔離

利用APC芯片GP9301將模擬信號轉(zhuǎn)換成PWM，PWM信號通過光耦TLP1788隔離后，送給PAC芯片還原成電壓。

訂購須知

GP8101(M)的訂購碼格式為GP 8 1 01(M) - X - X (X) - X X，其中包含產(chǎn)品類型、溫度范圍、供電電源、封裝、系列號、精度 + 速度、PWM頻率范圍、輸出電壓范圍等信息。不同的組合對應(yīng)不同的訂購碼，工程師可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

封裝信息

SOP8封裝

提供了相關(guān)尺寸的最小值、正常值和最大值，同時提醒此圖僅供一般參考，有關(guān)合適的尺寸、公差、基準(zhǔn)等，請參閱JEDEC圖紙。

ESOP8封裝

同樣給出了相關(guān)尺寸參數(shù)，并提醒參考JEDEC圖紙MS - 012。

DFN8封裝

詳細(xì)列出了各尺寸的最小值、典型值和最大值，也提醒參考JEDEC圖紙。

綜上所述，GP8101和GP8101M在PWM轉(zhuǎn)模擬電壓轉(zhuǎn)換方面具有出色的性能和豐富的應(yīng)用場景。電子工程師在設(shè)計相關(guān)電路時，可以根據(jù)具體需求選擇合適的芯片和應(yīng)用方案。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似芯片的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。