GP9303/GP9303M：高性能模擬到PWM轉換器的技術剖析

在電子設計領域，模擬信號與數(shù)字信號的轉換是一項關鍵技術。GP9303和GP9303M作為模擬到PWM轉換器（APC），能夠?qū)? - 5V的模擬電壓線性轉換為0% - 100%占空比的PWM信號，在眾多應用場景中發(fā)揮著重要作用。下面我們就來詳細了解一下這兩款芯片。

文件下載：GP9303T-F1K-N-SW.pdf

一、芯片特性

基本轉換功能

GP9303可以將0V到5V的模擬電壓輸入，線性轉換成0% - 100%占空比的PWM信號輸出。而GP9303M不僅具備這一功能，還能將PWM信號進行高頻調(diào)制后輸出，適用于電容隔離方案。

電氣性能

• 輸入輸出特性：輸入信號兼容0V - 5V，輸出PWM信號的頻率范圍為1Hz到1MHz，輸出PWM信號高電平為5V。
• 誤差控制：最大PWM占空比誤差 < 1%（可選0.5%、0.1%），PWM占空比線性度誤差 < 0.5%（可選0.2%、0.1%）。
• 電源與功耗：電源電壓范圍為8V - 40V，功耗 < 5mA，啟動時間 < 2ms。
• 工作溫度：有 -40°C到85°C、 -40°C到125°C兩種可選。

二、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”中列出的參數(shù)值可能會造成永久性損壞設備，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下可能影響設備可靠性或功能。

三、器件功能

GP9303

它是一款高性能APC芯片，輸出PWM信號的頻率可以在1Hz到1MHz中選擇。輸入電壓范圍為0V至5V，PWM信號的占空比為0%至100%，計算公式為DPWM = VIN / 5V。PWMB與PWM是一對互補信號，互為取反關系。

GP9303M

在GP9303的基礎上，將PWM信號進行高頻調(diào)制，其高電平期間被調(diào)制成75%占空比的周期信號，低電平期間被調(diào)制成25%占空比的周期信號，這種調(diào)制方式可用于電容隔離和變壓器隔離。

四、交流與直流特性

交流特性

注：

1. PWM信號頻率可在1Hz至1MHz范圍內(nèi)調(diào)整，默認值為1KHz。
2. PWM占空比定義為平均占空比，由于周期抖動，每個周期的占空比不完全相同。
3. 抖動是周期的峰 - 峰偏差與周期平均值的比值，PWM抖動在頻率為1KHz處測量。

直流特性

需要注意的是，V5V上外掛負載后可能會輕微影響芯片精度。

五、應用與方案介紹

GP9303典型電路及注意事項

由于GP9303的0 - 5V輸入常作為系統(tǒng)接口，接口外環(huán)境復雜，所以輸入端需做三級保護：TVS防輸入靜電與浪涌、RC抗噪聲干擾，適當過濾輸入高頻噪聲。輸出端的電阻可防止信號反灌，有一定抗干擾功能。

電壓隔離轉PWM電路

電容隔離

GP9303M將模擬信號0 - 5V轉換成高頻調(diào)制的PWM信號，經(jīng)過電容隔離傳輸后，GP6200將信號還原成PWM輸出。此方案PWM信號傳輸無失真，確保批量一致性。GP6300提供頻率驅(qū)動信號輸出，通過變壓器產(chǎn)生反激電源給GP9303M供電，省去額外隔離電源。電氣隔離性能取決于電容，電容容量通常選擇10pF - 1nF。

變壓器隔離

原理與電容隔離類似，GP9303M將模擬信號轉換后經(jīng)變壓器隔離傳輸，GP6200還原信號。電氣隔離性能取決于變壓器，可做到非常高的隔離電壓。

其他隔離方案

• 0 - 5V轉0 - 5V隔離方案 - 光耦隔離：利用APC芯片GP9303將模擬信號轉換成PWM，PWM信號通過光耦隔離，隔離后的PWM信號送給PAC芯片后還原成電壓。
• 4 - 20mA轉4 - 20mA隔離方案 - 光耦隔離：利用APC芯片GP9303將模擬信號4 - 20mA轉換成PWM，PWM信號通過光耦隔離，隔離后的PWM信號送給PAC芯片GP8102后還原成電流輸出。
• 0 - 5V轉0 - 5V隔離方案 - 電容隔離：GP9303M將0 - 5V信號轉換成高頻調(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。電氣隔離性能取決于電容，電容越大抗干擾能力越強。
• 0 - 5V轉0 - 5V隔離方案 - 變壓器隔離：GP9303M將0 - 5V信號轉換成高頻調(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。電氣隔離性能取決于變壓器。

六、訂購須知

GP9303(GP9303M)的訂購碼格式為：GP 9 3 03 (M) - X - X - X X ，其中包含產(chǎn)品種類、溫度范圍、供電電壓、系列號、PWM頻率、末端處理等信息。末端處理有N、LH、CH三種類型，不同類型有不同的占空比處理方式。大家在訂購時可以根據(jù)實際需求選擇不同的頻率和末端處理類型。

七、封裝信息

需要注意的是，此圖僅供一般參考，有關合適的尺寸、公差、基準等，請參閱JEDEC圖紙MS - 012。

總之，GP9303和GP9303M在模擬信號到PWM信號的轉換方面表現(xiàn)出色，具有多種優(yōu)勢和豐富的應用方案。大家在實際設計中，需要根據(jù)具體需求合理選擇和使用這兩款芯片。你在使用這兩款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。