GP9301B/GP9301BM：高性能模擬轉(zhuǎn)PWM轉(zhuǎn)換器的深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天我們要探討的主角——GP9301B和GP9301BM，就是兩款出色的模擬到PWM轉(zhuǎn)換器，它們能將0 - 10V的模擬電壓、PWM信號或100K電阻輸入，線性轉(zhuǎn)換成0% - 100%占空比的PWM信號。下面，我們將從特性、工作方式、應(yīng)用方案等多個方面深入了解這兩款芯片。

文件下載：GP9301B-F1K-D1V9-SW.pdf

芯片特性

轉(zhuǎn)換功能

GP9301B能把0V到10V的模擬電壓線性轉(zhuǎn)換為0% - 100%占空比的PWM信號。而GP9301BM在此基礎(chǔ)上，還會將PWM信號進行高頻調(diào)制后輸出，適用于電容隔離方案。

輸入兼容性

輸入信號兼容0 - 10V、PWM和100KΩ電位器。輸入PWM信號高電平需大于2.7V，且輸入信號VIN腳上內(nèi)置100uA上拉電流。

輸出特性

輸出PWM信號的頻率范圍為1Hz到1MHz，高電平為5V。最大PWM占空比誤差小于1%，PWM占空比線性度誤差小于0.5%。

電氣特性

電源電壓范圍是10V - 40V，功耗典型值為5mA，啟動時間小于2ms，工作溫度范圍為 - 40°C到125°C。

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： - 40℃到125℃
• 儲存溫度： - 50℃到125℃
• 輸入電壓： - 0.3V到VCC + 0.3V
• 最大電壓：40V
• ESD保護：> 2000V

需要注意的是，超過“絕對最大額定值”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。

芯片工作方式

基本功能

GP9301B是高性能APC芯片，輸出PWM信號頻率可在1Hz到1MHz中選擇。輸入電壓0V至10V時，PWM信號占空比為0%至100%，且DPWM = VIN / 10V。內(nèi)部有100uA電流源連接在VIN引腳上，連接100K電位器時，VIN電位可從0V調(diào)到10V，該上拉電流也可通過不同型號選擇取消。PWMB與PWM是互補信號。

GP9301BM在GP9301B基礎(chǔ)上，將PWM信號進行高頻調(diào)制，高電平期間調(diào)制成75%占空比的周期信號，低電平期間調(diào)制成25%占空比的周期信號，適用于電容隔離和變壓器隔離。

電壓轉(zhuǎn)PWM典型轉(zhuǎn)換曲線

GP9301B的電壓轉(zhuǎn)PWM轉(zhuǎn)換曲線有以下特點：

1. VIN從0V開始啟動電壓為Va，從高電壓下降的關(guān)斷電壓為Vb。
2. VIN從Va到Vc為平臺期，輸出PWM穩(wěn)定在Duty0。
3. VIN從Vc到9V為線性區(qū)，PWM占空比從Duty0變到99%。
4. VIN超過9V直接從99%變到100%。

不同樣品的Va、Vb、Vc和Duty0實測數(shù)據(jù)有所差異。

交流與直流特性

交流特性

直流特性

*V5V上外掛負載后可能會輕微影響芯片精度。

應(yīng)用與方案介紹

GP9301B典型電路及注意事項

由于0 - 10V輸入常作為系統(tǒng)接口，需進行保護處理。輸入端有TVS防輸入靜電與浪涌，RC抗噪聲干擾；輸出端電阻可防止信號反灌，有抗干擾功能。

0 - 10V/PWM/電阻三合一電機驅(qū)動方案

電機調(diào)速常通過模擬量或PWM信號調(diào)節(jié)，對于新型EC電機，需進行信號電氣隔離。GP9301B將0 - 10V信號轉(zhuǎn)換成PWM信號，經(jīng)光耦隔離后輸入到MCU進行調(diào)速。其支持0 - 10V、PWM和100K電阻三合一輸入接口，優(yōu)化了接口電路設(shè)計。

0 - 10V轉(zhuǎn)PWM電容隔離方案

由模擬信號調(diào)制芯片GP9301BM、隔離電容和信號解調(diào)芯片GP6200組成，實現(xiàn)0 - 10V電壓向0% - 100%占空比PWM信號的隔離轉(zhuǎn)換。電氣隔離由兩個隔離電容實現(xiàn)，耐壓能力可靈活設(shè)定。

0 - 10V/PWM/Resistor三合一色溫調(diào)節(jié)方案

0 - 10V模擬信號輸入，GP9301B輸出PWM和PWMB一對互補PWM信號，分別控制兩路色溫的LED燈串，通過PWM占空比調(diào)整實現(xiàn)LED色溫調(diào)節(jié)。

0 - 10V三合一調(diào)光方案

隔離式調(diào)光LED驅(qū)動電源電路，具有0 - 10V / PWM / 100K電阻三合一調(diào)光接口。GP9301B根據(jù)輸入電壓產(chǎn)生PWM，PWM和PWMB信號高電平為5V，PWMB信號通過光耦輸入到DC - DC恒流芯片的調(diào)光腳DIM進行調(diào)光。

訂購須知

GP9301B的訂購碼格式為GP 9 3 01B (X) - X - X - X X，其中包含產(chǎn)品種類、溫度范圍、供電電壓、系列號、封裝、末端處理和PWM頻率等信息。末端處理有N、LH、CH、DV四種類型，可根據(jù)需求選擇不同的頻率和末端處理類型。

封裝信息

芯片封裝尺寸有詳細的參數(shù)規(guī)定，如A1最小值為0.10mm，正常值為0.25mm等。需注意此圖僅供一般參考，有關(guān)合適的尺寸、公差、基準(zhǔn)等，請參閱JEDEC圖紙MS - 012。

綜上所述，GP9301B和GP9301BM在模擬信號轉(zhuǎn)PWM信號方面表現(xiàn)出色，具有多種特性和豐富的應(yīng)用方案，能滿足不同電子設(shè)計的需求。各位工程師在實際應(yīng)用中，可根據(jù)具體情況選擇合適的型號和方案。大家在使用這兩款芯片時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。