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進一步降低功耗　　

ADuM140x脈沖編碼方案最初是針對高數據速率而非絕對最低功耗而優化的。該編碼方案在降低功耗方面潛力巨大，尤其是在直流至1Mbps頻率范圍內。這一數據范圍正是多數隔離應用所使用的范圍，尤其是要求低功耗的隔離應用。基于4通道ADuM144x和2通道ADuM124xiCoupler技術的系列器件采用了以下創新技術?！　?/span>

1. 設計采用較低電壓CMOS工藝實現　　

2. 全部偏置電流均經過評估，并盡可能將偏置降至最低或完全消除

3. 將刷新電流的頻率從1MHz減至17kHz　　

4. 刷新電路可以完全禁用，以實現最低功耗　　

功耗為頻率的函數，如圖2所示(相較于ADuM140x)。對于ADuM140x，刷新導致的曲線“膝部”在1Mbps時清楚可見，對于ADuM144x，當啟用刷新時，則在17kbps下清晰可見。ADuM144x的典型每通道功耗，在1kbps下要低65倍，而在完全禁用刷新功能時，則大約低1000倍?！?

圖2.ADuM144x和ADuM140x器件在VDDX=3.3V條件下的每通道總功耗 

為什么功耗下降這么多很有用？在以下三種應用中，傳統光耦合器和數字隔離器要么勉強合格，要么完全不可用?！　?/span>

4mA至20mA隔離環路供電現場儀表

圖3.搭載HART調制解調器支持的隔離式、環路供電型智能傳感器前端
　　

環路供電型現場儀表的功耗預算十分有限，因為全部電能均來自4mA環路電流。幸運的是，環路通?？梢蕴峁┳銐虻碾妷海话銥?4V，可以從系統獲得大約100mW的功率。整個應用將消耗大約12V環路電壓(4mA)。在該預算范圍內，簡單的DC-DC轉換器為隔離式傳感器、模數轉換器(ADC)和控制器供電。即便假定DC-DC轉換器具有較高的效率，且電壓降壓比例為2:1，則典型傳感器前端可提供的功率小于4mA(3.3V)。環路端的功耗預算大致相同。主要接口是連接ADC的SPI總線。隔離接口的每一端均由環路供電，還有控制器的全部ADC以及信號調理元件都是由環路供電。表2所示為每種隔離技術下的一個4線SPI總線的功耗。SPI1為隔離的環路端電流，SPI2為所需要的傳感器端電流。光耦合器在隔離接口的每一端都將消耗多倍于功耗預算的電能。容性數字隔離器將消耗現場儀表的全部功耗預算。ADuM1401代表著一種可能性，但系統其余部分的功耗預算十分勉強，即便只支持連接ADC的單個SPI接口。采用iCoupler技術的超低功耗數字隔離器

ADuM1441的功耗非常低，僅占功耗預算的很小一部分。該技術不但允許應用在其功耗預算范圍內正常工作，同時允許添加第二個4通道隔離器，以支持HART調制解調器接口和智能前端控制器，如圖中虛線部分所示。功耗超低的iCoupler技術可以實現以前的隔離應用不可能實現的新功能。

表2.一個100kbps隔離式SPI接口的每一端的總功耗　　

以太網供電I2C通信總線

圖4.搭載隔離式I2C和中斷的POE、4端口控制器

諸如以太網供電(POE)一類的電信類應用從相對較高的電壓軌獲得電能，該電壓軌提供以太網電能。控制通信接口必須從隔離式DC-DC轉換器或者通過–54V總線電壓穩壓器獲得電能。在圖4所示示例中，3.3V的I2C控制總線通信接口由POE控制器內置的穩壓器產生。圖3所示為在POE控制器端運行I2C總線接口所需要的電流，以及POE控制器為支持每種技術所消耗的功耗。光耦合器解決方案會在芯片中產生半瓦特的熱量，該芯片很可能已經接近其熱極限。在表中，從上往下，每個接口均略好于前一個，最后我們看到超低功耗的ADuM1441，其功耗約為1mW。如此一來，該接口的熱負載在這種芯片中顯得微不足道。即使電源未在POE芯片內部調節，該功耗也非常低，可以使用一個簡單的齊納二極管和電阻，從而使節能元件的成本和冷卻負載達到合理水平。該技術簡化了電源架構。

表3.各種隔離技術在POE應用中的總功耗　　

電池供電設備

圖5.電池供電醫療傳感器
　　

超低功耗的第三個應用示例是為持續時間較長的電池供電應用提供支持。面向家庭健康監護的醫療器械(如血糖儀、脈搏血氧儀)必須采用特殊結構，以在接觸病人的同時，還能連接非醫療極計算機。必須為串行接口供電，并在連接計算機時，能喚醒設備，因此，待機電路中應采用有源隔離器。在這種情況下，利用ADuM1441的刷新禁用功能可以使器件的電池能耗降至4μA以下。這一功耗水平非常低，即使一枚紐扣電池，也可以使待機電流維持數年時間?！　?/span>

ADuM1441的超低功耗同時支持為隔離模塊面向計算機的一端方便供電。只需要幾μA電流即可實現接口操作，因此，可以將串行接口中的一條狀態線專門用于為隔離器供電，這樣就不需要使用專門的電源了?！　?/span>

表4展示的是光耦合器的部分屬性，以及工作于待機模式下的各種數字隔離。請注意，如果選擇了正確的空閑狀態，則PIN/晶體管隔離器的待機電流實際上可能像基于超低功耗iCoupler的產品一樣低。人們利用光耦合器的這種特性來在許多應用中實現低功耗待機。然而，一旦開始通信，功耗就會上升至較高水平，ADuM1441解決方案就不會這樣。 

表4.隔離器的總低速和空閑功耗　　

ADI已經為脈沖編碼型iCoupler數字隔離器開發出一款新版本，該版本針對極低功耗而進行了優化。對該器件做出的改動并未影響器件的隔離功能，因為所用絕緣技術與高分辨率增強絕緣器件中完全相同。信號完整性類似于市場上過去13年以來出現的標準iCoupler。根據設計，這些器件在直流至1Mbps范圍內可以支持超低功耗工作，數據速率越低，功耗越低。這種技術因工作功耗要低得多，因此，可以實現以前不可能實現的接口隔離性能。