図1 iCouplerの構成図（「ADuM140x」の例）
中央にあるのがマイクロトランスのチップで、両側がデジタル信号の送受信用チップ。

　米Analog Devices社は2009年5月、デジタル信号を対象とした同社独自の絶縁技術「iCoupler」を利用した絶縁回路とUSBの物理層を1パッケージに搭載したアイソレータIC「ADuM4160」を発表した。同ICを採用することで、医療用機器/産業用機器においてUSB信号の絶縁が容易に行えるようになるという。絶縁耐圧は5kVrms。パッケージには、16端子のSOICを採用した。サンプル出荷、量産出荷ともすでに開始している。1000個購入時の単価は4.89米ドル。

　USBは利便性が高いため、同技術を採用した機器は確実に増えている。しかし、医療用/産業用機器の分野においては、設計が複雑になったり、コストや部品点数が増加したりするといった理由から、USBの採用は進んでいなかった。また、医療用機器ではIEC 60601-1、産業用機器ではUL規格、CSA規格、VDE規格といった各種安全規格の認定が必要となることも、これらの分野でUSBの採用が進まない要因となっていた。このような背景の下、安全性や性能、使いやすさなどを追求して開発された製品がADuM4160である。

　ADuM4160は、USBの差動信号を直接、絶縁することができる。USB 2.0のLow Speed（1.5メガビット/秒［Mbps］）とFull Speed（12Mbps）に対応している。内部の回路は3.3Vで動作するが、USBバスの動作電圧である5Vも入力できるように設計されている。5Vを入力した場合、内蔵しているレギュレータによって5Vから3.3Vに降圧する仕組みである。

　絶縁技術には、同社独自のiCouplerを採用している。iCouplerは、絶縁体を挟む2個のコイル（マイクロトランス）を利用して、デジタル信号や電力を双方向に伝送する絶縁技術である。1次側のマイクロトランスは絶縁体の上部に、2次側のマイクロトランスは下部に組み込まれている。iCouplerは、このようなマイクロトランスを作り込んだシリコンチップと、デジタル信号を送受信する2つのシリコンチップで構成される（図1）。送信チップ（マイクロトランスへ信号を送る側）では、入力されたデジタル信号の立ち上がり/降下エッジを検出し、論理レベルを表現する複数のパルスを生成して1次側マイクロトランスに印加する。2次側では、このパルス印加によって変化した磁界を検出し、パルスの数の情報を受信チップ（マイクロトランスからの信号を受け取る側）に送る。受信チップでは、受け取ったパルス数を基にデジタル信号を再生するという仕組みになっている。

　iCoupler製品は半導体プロセスで製造されるため、フォトカプラに対して、消費電力や信頼性、部品点数、使いやすさといった面で利点を得られるという。実際に、データをUSBなどに伝送するときの消費電流（アップストリーム電流）は、1.5Mbps時で最大7mA、12Mbps時では最大8mAという低い値を実現している。アイドル電流（通信していないときの静止電流）は2.5mAである。また、iCoupler製品を用いれば、2個の外付けバイパスコンデンサを加えた計3個の部品で絶縁回路を構成できるが、フォトカプラを使用して同等の性能を持つ絶縁回路を構成する場合、その6倍の18個ほどの部品が必要になるという。

　医療用/産業用機器といった用途を狙うことから、105℃での動作を可能にしたり、アップストリーム側に短絡保護回路を搭載したりするなど、堅牢性の向上も図っている。コモンモード過渡耐性（ノイズ耐性）も25kV/μs以上である。また、IEC 60601-1やUL1577、VDE 0884-10といった安全規格の認定も申請中だ。

　なお、ADuM4160の評価用ボードも提供している。

（村尾 麻悠子）