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ICL3221EMVZ

器件型号:ICL3221EMVZ
器件类别:热门应用    无线/射频/通信   
厂商名称:Intersil ( Renesas )
厂商官网:http://www.intersil.com/cda/home/
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器件描述

SPECIALTY TELECOM CIRCUIT, PDSO16

专业电信电路, PDSO16

参数
ICL3221EMVZ功能数量 1
ICL3221EMVZ端子数量 16
ICL3221EMVZ最小工作温度 -55 Cel
ICL3221EMVZ最大工作温度 125 Cel
ICL3221EMVZ加工封装描述 ROHS COMPLIANT, PLASTIC, MO-153AB, TSSOP-16
ICL3221EMVZreach_compliant Yes
ICL3221EMVZ欧盟RoHS规范 Yes
ICL3221EMVZ状态 Active
ICL3221EMVZ通信类型 TELECOM CIRCUIT
ICL3221EMVZjesd_30_code R-PDSO-G16
ICL3221EMVZmoisture_sensitivity_level NOT SPECIFIED
ICL3221EMVZ包装材料 PLASTIC/EPOXY
ICL3221EMVZpackage_code TSSOP
ICL3221EMVZ包装形状 RECTANGULAR
ICL3221EMVZ包装尺寸 SMALL OUTLINE, THIN PROFILE, SHRINK PITCH
ICL3221EMVZpeak_reflow_temperature__cel_ NOT SPECIFIED
ICL3221EMVZqualification_status COMMERCIAL
ICL3221EMVZseated_height_max 1.2 mm
ICL3221EMVZ额定供电电压 3.3 V
ICL3221EMVZ表面贴装 YES
ICL3221EMVZ温度等级 MILITARY
ICL3221EMVZ端子涂层 NOT SPECIFIED
ICL3221EMVZ端子形式 GULL WING
ICL3221EMVZ端子间距 0.6500 mm
ICL3221EMVZ端子位置 DUAL
ICL3221EMVZtime_peak_reflow_temperature_max__s_ NOT SPECIFIED
ICL3221EMVZlength 5 mm
ICL3221EMVZwidth 4.4 mm

文档预览

ICL3221EMVZ器件文档内容

15kV ESD Protected, +3V, 1A, 250kbps, RS-232                                                                                                     ICL3221EM
Transmitters/Receivers

ICL3221EM                                                      Features

The Intersil ICL3221EM devices are 3.0V powered RS-232          ESD Protection for RS-232 I/O Pins to 15kV
transmitters/receivers which meet ElA/TIA-232 and                 (IEC61000)
V.28/V.24 specifications. Additionally, they provide 15kV
ESD protection (IEC61000-4-2 Air Gap and Human Body             Drop in Replacement for MAX3221E
Model) on transmitter outputs and receiver inputs (RS-232       RS-232 Compatible with VCC = 2.7V
pins). Targeted applications are PDAs, Palmtops, and            Meets EIA/TIA-232 and V.28/V.24 Specifications at 3V
notebook and laptop computers where the low operational,       Latch-Up Free
and even lower standby, power consumption is critical.          On-Chip Voltage Converters Require Only Four External
Efficient on-chip charge pumps, coupled with manual and
automatic power-down functions, reduce the standby                0.1F Capacitors
supply current to a 1A trickle. Small footprint packaging,    Manual and Automatic Power-down Features
and the use of small, low value capacitors ensure board         Receiver Hysteresis For Improved Noise Immunity
space savings as well. Data rates greater than 250kbps are      Guaranteed Minimum Data Rate . . . . . . . . 250kbps
guaranteed at worst case load conditions. The device is fully   Power Supply Range. . . . . . . Single +3.0V to +3.6V
compatible with 3.3V-only systems.                              Low Supply Current in Power-down State . . . . . . 1A
                                                                Pb-Free (RoHS Compliant)
The ICL3221EM features an automatic power-down
function which powers down the on-chip power-supply            Applications
and driver circuits. This occurs when an attached
peripheral device is shut off or the RS-232 cable is            Any System Requiring RS-232 Communication Ports
removed, conserving system power automatically                    - Battery Powered, Hand-Held, and Portable
without changes to the hardware or operating system.                 Equipment
These devices power up again when a valid RS-232                  - Laptop Computers, Notebooks, Palmtops
voltage is applied to any receiver input.                         - Modems, Printers and other Peripherals
                                                                  - Digital Cameras
Table 1 summarizes the features of the ICL3221EM.                 - Cellular/Mobile Phones

Related Literature

Technical Brief TB363 "Guidelines for Handling and
   Processing Moisture Sensitive Surface Mount Devices
   (SMDs)"

                                        TABLE 1. SUMMARY OF FEATURES

    PART           NUMBER   NUMBER    DATA     RECEIVER          READY                MANUAL      AUTOMATIC
NUMBER              OF Tx    OF Rx   RATE       ENABLE        OUTPUT?          POWER-DOWN?     POWER-DOWN
                                     (kbps)
ICL3221EM                1        1           FUNCTION?                                    Yes    FUNCTION?

                                        250   Yes                           No                           Yes

Ordering Information

  PART                                  PART                   TEMP RANGE       PACKAGE           PKG.
NUMBER                               MARKING                          (C)                      DWG. #

ICL3221EMVZ* (Notes 1, 2, 3) 3221 EMVZ                         -55 to +125      16 Ld TSSOP     M16.173

NOTES:

1. Add "-T" suffix for tape and reel. Please refer to TB347 for details on reel specifications.

2. These Intersil Pb-free plastic packaged products employ special Pb-free material sets, molding compounds/die attach
     materials, and 100% matte tin plate plus anneal (e3 termination finish, which is RoHS compliant and compatible with both
     SnPb and Pb-free soldering operations). Intersil Pb-free products are MSL classified at Pb-free peak reflow temperatures that
     meet or exceed the Pb-free requirements of IPC/JEDEC J STD-020.

3. For Moisture Sensitivity Level (MSL), please see device information page for ICL3221EM. For more information on MSL please
     see techbrief TB363.

December 17, 2009           1           CAUTION: These devices are sensitive to electrostatic discharge; follow proper IC Handling Procedures.
FN7552.0
                                     1-888-INTERSIL or 1-888-468-3774 | Intersil (and design) is a registered trademark of Intersil Americas Inc.

                                                                                Copyright Intersil Americas Inc. 2009. All Rights Reserved

                                                               All other trademarks mentioned are the property of their respective owners.
                                             ISL3221EM

Pin Configurations

                                                   ICL3221EM
                                                 (16 LD TSSOP)

                                                     TOP VIEW

                                           EN 1                 16 FORCEOFF
                                        C1+ 2                   15 VCC
                                                                14 GND
                                          V+ 3                  13 T1OUT
                                         C1- 4                  12 FORCEON
                                        C2+ 5                   11 T1IN
                                         C2- 6                  10 INVALID
                                                                9 R1OUT
                                           V- 7
                                       R1IN 8

Pin Descriptions

PIN           PIN                                             FUNCTION
          NUMBER

EN        1        Active low receiver enable control

C1+       2        External capacitor (voltage doubler) is connected to this lead.

V+        3        Internally generated positive transmitter supply (+5.5V).

C1-       4        External capacitor (voltage doubler) is connected to this lead.

C2+       5        External capacitor (voltage inverter) is connected to this lead.

C2-       6        External capacitor (voltage inverter) is connected to this lead.

V-        7        Internally generated negative transmitter supply (-5.5V).

R1IN      8        15kV ESD Protected, RS-232 compatible receiver inputs.

R1OUT     9        TTL/CMOS level receiver outputs.

INVALID   10       Active low output that indicates if no valid RS-232 levels are present on any receiver input.

T1IN      11       TTL/CMOS compatible transmitter Inputs.

FORCEON   12       Active high input to override automatic power-down circuitry thereby keeping transmitters active

                   (FORCEOFF must be high).

T1OUT     13       15kV ESD Protected, RS-232 level (nominally 5.5V) transmitter outputs.

GND       14       Ground connection.

VCC       15       System power supply input (3.0V to 3.6V).

FORCEOFF  16       Active low to shut down transmitters and on-chip power supply. This overrides any automatic circuitry

                   and FORCEON (see Table 2).

                   2                                                                                              FN7552.0

                                                                                             December 17, 2009
                            ISL3221EM

Typical Operating Circuits

                                   ICL3221EM

                +3.3V       +
                             0.1F
                                            15
                     C1      2     C1+  VCC            3        + C3
                0.1F       +                   V+                 0.1F

                     C2     4 C1-
                0.1F        5
                            +      C2+          V- 7
                                                      13
                            6                                    C4
                                 C2-                            +0.1F

                              11          T1                      T1OUT
                  T1IN                  R1
      TTL/CMOS                                          8       R1IN      RS-232
LOGIC LEVELS                    9               5k                        LEVELS
                R1OUT

                            1 EN

                                                            16  VCC
                                        FORCEOFF

                            12     FORCEON INVALID  10          TO POWER
                                                                CONTROL LOGIC
                                        GND

                                        14

3                                                                                 FN7552.0

                                                                                  December 17, 2009
                                                      ISL3221EM

Absolute Maximum Ratings                                                           Thermal Information

VCC to GND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V to 6V         Thermal Resistance (Typical, Note 4)                  JA (C/W)
V+ to GND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V to 7V
                                                                                   16 Ld TSSOP Package . . . . . . . . . . . . . . .       145
V- to GND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +0.3V to -7V
                                                                                   Maximum Junction Temperature (Plastic Package) . . . . +150C
V+ to V- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14V
                                                                                   Maximum Storage Temperature Range . . . -65C to +150C
Input Voltages
                                                                                   Pb-Free Reflow Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . .see link below
   TIN, FORCEOFF, FORCEON, EN, SHDN . . . . . . -0.3V to 6V
   RIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25V  http://www.intersil.com/pbfree/Pb-FreeReflow.asp
Output Voltages
   TOUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2V     Operating Conditions
   ROUT, INVALID . . . . . . . . . . . . . . . . . -0.3V to VCC +0.3V
Short Circuit Duration                                                             Operating Voltage Range . . . . . . . . . . . . . . +3.0V to +3.6V
                                                                                   Temperature Range . . . . . . . . . . . . . . . . . .-55C to +125C
   TOUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Continuous
ESD Rating . . . . . . . . . . . See Specification Table on page 5

CAUTION: Do not operate at or near the maximum ratings listed for extended periods of time. Exposure to such conditions may adversely impact
product reliability and result in failures not covered by warranty.

NOTE:

4. JA is measured with the component mounted on a low effective thermal conductivity test board in free air. See Tech Brief
     TB379 for details.

Electrical Specifications         Test Conditions: VCC = 3.3V 10%, C1 - C4 = 0.1F; Unless Otherwise Specified.
                                  Typicals are at TA = +25C. Boldface limits apply over the operating temperature
                                  range, -55C to +125C.

PARAMETER                         TEST CONDITIONS                                  TEMP MIN             TYP                    MAX
                                                                                   (C) (Note 6)                            (Note 6) UNITS

DC CHARACTERISTICS

Supply Current, Automatic      All RIN Open, FORCEON = GND, FORCEOFF = VCC Full          -              1.0                           10        A

Power-down

Supply Current, Power-down FORCEOFF = SHDN = GND                                   Full  -              1.0                           10        A

Supply Current, Automatic      All Outputs Unloaded, VCC = 3.15V                   Full  -              0.3                           1.8  mA
Power-down Disabled            FORCEON = FORCEOFF

                               = SHDN = VCC

LOGIC AND TRANSMITTER INPUTS AND RECEIVER OUTPUTS

Input Logic Threshold Low      TIN, FORCEON, FORCEOFF, EN, SHDN                    Full  -                               -            0.8       V
Input Logic Threshold High
                               TIN, FORCEON,          VCC = 3.3V                   Full  2.0                             -            -         V

                               FORCEOFF, EN, SHDN

Input Leakage Current          TIN, FORCEON, FORCEOFF, EN, SHDN                    Full  -              0.01               10                 A

Output Leakage Current         FORCEOFF = GND or EN = VCC                          Full  -              0.05               10                 A

Output Voltage Low             IOUT = 1.6mA                                        Full  -                               -            0.4       V

Output Voltage High            IOUT = -1.0mA                                       Full VCC - 0.6 VCC - 0.1                           -         V

AUTOMATIC POWER-DOWN (FORCEON = GND, FORCEOFF = VCC)

Receiver Input Thresholds to Power Up (see Figure 6)                               Full  -2.7                            -            2.7       V
Enable Transmitters

Receiver Input Thresholds to Power Down (see Figure 6)                             Full  -0.3                            -            0.3       V
Disable Transmitters

INVALID Output Voltage Low     IOUT = 1.6mA                                        Full  -                               -            0.4       V
                               IOUT = -1.0mA
INVALID Output Voltage High                                                        Full VCC - 0.6                        -            -         V

Receiver Threshold to                                                              25    -              100                           -         s
Transmitters Enabled Delay
(tWU)                                                                              25    -                               1            -         s

Receiver Positive or Negative
Threshold to INVALID High
Delay (tINVH)

                               4                                                                                                           FN7552.0

                                                                                                                            December 17, 2009
                                                      ISL3221EM

Electrical Specifications         Test Conditions: VCC = 3.3V 10%, C1 - C4 = 0.1F; Unless Otherwise Specified.
                                  Typicals are at TA = +25C. Boldface limits apply over the operating temperature
                                  range, -55C to +125C. (Continued)

PARAMETER                                    TEST CONDITIONS                  TEMP MIN       TYP             MAX
                                                                              (C) (Note 6)               (Note 6) UNITS

Receiver Positive or Negative                                                 25      -      30           -         s
Threshold to INVALID Low
Delay (tINVL)

RECEIVER INPUT

Input Voltage Range                                                           25      -25    -            25        V

Input Threshold Low            VCC = 3.3V                                     25      0.6    1.2          -         V
Input Threshold High           VCC = 3.3V
Input Hysteresis                                                              25      -      1.5          2.4       V

                                                                              25      -      0.5          -         V

Input Resistance                                                              25      3      5            7         k

TRANSMITTER OUTPUT

Output Voltage Swing           All Transmitter Outputs Loaded with 3k to Ground Full  5.0   5.4         -         V

Output Resistance              VCC = V+ = V- = 0V, Transmitter Output = 2V Full      300    10M          -         
                                                                                        -    35
Output Short-Circuit Current                                                  Full                        60       mA

Output Leakage Current         VOUT = 12V, VCC = 0V or 3V to 3.6V,           Full    -      -            25       A

                               Automatic Power-down or FORCEOFF = SHDN = GND

TIMING CHARACTERISTICS

Maximum Data Rate              RL = 3k, CL = 1000pF, One Transmitter Switching Full   250    500          -         kbps
                                                                                        -    0.15
Receiver Propagation Delay Receiver Input to          tPHL                    25        -    0.15         -         s

                               Receiver Output,       tPLH                    25        -    200          -         s
                               CL = 150pF

Receiver Output Enable Time Normal Operation                                  25                          -         ns

Receiver Output Disable Time Normal Operation                                 25      -      200          -         ns

Transmitter Skew               tPHL to tPLH (Note 5)                          25      -      100          1000      ns

Receiver Skew                  tPHL to tPLH                                   25      -      50           1000      ns

Transition Region Slew Rate VCC = 3.3V,               CL = 150pF to 2500pF    25      4      -            30        V/s

                               RL = 3k to 7k,         CL = 150pF to 1000pF    25      6      -            30        V/s
                               Measured from 3V to

                               -3V or -3V to 3V

ESD PERFORMANCE

RS-232 Pins (TOUT, RIN)        Human Body Model                               25      -      15          -         kV

                               IEC61000-4-2 Contact Discharge                 25      -      8           -         kV

                               IEC61000-4-2 Air Gap Discharge                 25      -      15          -         kV

All Other Pins                 Human Body Model                               25      -      2           -         kV

NOTES:
5. Transmitter skew is measured at the transmitter zero crossing points.
6. Parts are 100% tested at +25C. Full temp limits are guaranteed by bench and tester characterization

                               5                                                                                FN7552.0

                                                                                                          December 17, 2009
   ISL3221EM

Detailed Description                                         This renders them useless for wake up functions, but
                                                             the corresponding monitor receiver can be dedicated to
ICL3221EM interface ICs operate from a single +3V            this task as shown in Figure 3.
supply, guarantee a 250kbps minimum data rate, require
only four small external 0.1F capacitors, feature low                                   VCC
power consumption, and meet all ElA RS-232C and V.28
specifications. The circuit is divided into three sections:                  RXIN  5k        RXOUT
charge pump, transmitters and receivers.                     -25V  VRIN  +25V          GND  VROUT  VCC

Charge-Pump                                                                  GND

Intersil's ICL3221EM utilizes regulated on-chip dual         FIGURE 1. INVERTING RECEIVER CONNECTIONS
charge pumps as voltage doublers, and voltage inverters
to generate 5.5V transmitter supplies from a VCC supply     Low Power Operation
as low as 3.0V. This allows these devices to maintain
RS-232 compliant output levels over the 10% tolerance       These 3V devices require a nominal supply current of
range of 3.3V powered systems. The efficient on-chip         0.3mA, during normal operation (not in power-down
power supplies require only four small, external 0.1F       mode). This is considerably less than the 5mA to 11mA
capacitors for the voltage doubler and inverter functions    current required by comparable 5V RS-232 devices,
at VCC = 3.3V. See "Capacitor Selection" on page 9 and       allowing users to reduce system power simply by
Table 3 on page 9 for capacitor recommendations for          switching to this new family.
other operating conditions. The charge pumps operate
discontinuously (i.e., they turn off as soon as the V+ and   Pin Compatible Replacements for 5V
V- supplies are pumped up to the nominal values),            Devices
resulting in significant power savings.
                                                             The ICL3221EM is pin compatible with existing 5V
Transmitters                                                 RS-232 transceivers - See the "Features" section on
                                                             page 1 for details.
The transmitters are proprietary, low dropout, inverting
drivers that translate TTL/CMOS inputs to EIA/TIA-232        This pin compatibility coupled with the low ICC and wide
output levels. Coupled with the on-chip 5.5V supplies,      operating supply range, make the ICL3221EM potential
these transmitters deliver true RS-232 levels over a wide    lower power, higher performance drop-in replacements
range of single supply system voltages.                      for existing 5V applications. As long as the 5V RS-232
                                                             output swings are acceptable, and transmitter input
The transmitter output disables and assumes a high           pull-up resistors aren't required, the ICL3221EM should
impedance state when the device enters the power-down        work in most 5V applications.
mode (see Table 2). These outputs may be driven to
12V when disabled.                                          When replacing a device in an existing 5V application, it
                                                             is acceptable to terminate C3 to VCC as shown on the
All devices guarantee a 250kbps data rate for full load      "Typical Operating Circuits" on page 3. Nevertheless,
conditions (3k and 1000pF), VCC  3.0V, with one              terminate C3 to GND if possible, as slightly better
transmitter operating at full speed. Under more typical      performance results from this configuration.
conditions of VCC  3.3V, RL = 3k, and CL = 250pF, one
transmitter easily operates at 900kbps.                      Power-down Functionality

Transmitter inputs float if left unconnected, and may        The already low current requirement drops significantly
cause ICC increases. Connect unused inputs to GND for        when the device enters power-down mode. In
the best performance.                                        power-down, supply current drops to 1A, because the
                                                             on-chip charge pump turns off (V+ collapses to VCC,
Receivers                                                    V- collapses to GND), and the transmitter outputs
                                                             three-state. Inverting receiver outputs may or may not
The ICL3221EM device contains standard inverting             disable in power-down; refer to Table 2 for details. This
receiver that three-state via the EN or FORCEOFF             micro-power mode makes these devices ideal for battery
control lines. The receivers convert RS-232 signals to       powered and portable applications.
CMOS output levels and accept inputs up to 25V while
presenting the required 3kW to 7kW input impedance           Software Controlled (Manual) Power-down
(see Figure 1) even if the power is off (VCC = 0V). The
receivers' Schmitt trigger input stage uses hysteresis to    The ICL3221EM device provides a pin that allows the
increase noise immunity and decrease errors due to           user to force the IC into the low power, standby state.
slow input signal transitions.                               Driving this pin high enables normal operation, while
                                                             driving it low forces the IC into its power-down state.
The ICL3221EM's inverting receiver is disabled only when     Connect SHDN to VCC if the power-down function isn't
EN is driven high (see Table 2).                             needed. Note that all the receiver outputs remain
                                                             enabled during shutdown (see Table 2). For the lowest
Standard receivers driving powered down peripherals          power consumption during power-down, the receivers
must be disabled to prevent current flow through the         should also be disabled by driving the EN input high (see
peripheral's protection diodes (see Figures 2 and 3).        next section, and Figures 2 and 3).

6                                                                                      FN7552.0

                                                                                       December 17, 2009
                              ISL3221EM

               TABLE 2. POWER-DOWN AND ENABLE LOGIC TRUTH TABLE

RS-232 SIGNAL FORCEOFF

PRESENT AT  OR SHDN FORCEON EN TRANSMITTER RECEIVER INVALID

RECEIVER INPUT? INPUT   INPUT INPUT OUTPUTS OUTPUTS OUTPUT                                                    MODE OF OPERATION

ICL3221EM

No          H           H  L                                Active  Active                  L       Normal Operation

No          H           H  H                                Active  High-Z                  L       (Auto Power-down Disabled)

Yes         H           L  L                                Active  Active                  H       Normal Operation

Yes         H           L  H                                Active  High-Z                  H       (Auto Power-down Enabled)

No          H           L  L                                High-Z  Active                  L       Power-down Due to Auto

No          H           L  H                                High-Z  High-Z                  L       Power-down Logic

Yes         L           X  L                                High-Z  Active                  H       Manual Power-down

Yes         L           X  H                                High-Z  High-Z                  H       Manual Power-down with

                                                                                                    Receiver Disabled

No          L           X  L                                High-Z  Active                  L       Manual Power-down

No          L           X  H                                High-Z  High-Z                  L       Manual Power-down with

                                                                                                              Receiver Disabled

The ICL3221EM utilizes a two pin approach where the                                VCC                        VCC
FORCEON and FORCEOFF inputs determine the IC's                      VCC
mode. For always enabled operation, FORCEON and                                                               CURRENT
FORCEOFF are both strapped high. To switch between                                                            FLOW
active and power-down modes, under logic or software
control, only the FORCEOFF input need be driven. The                                        VOUT = VCC
FORCEON state isn't critical, as FORCEOFF dominates
over FORCEON. Nevertheless, if strictly manual control                                  Rx
over power-down is desired, the user must strap
FORCEON high to disable the automatic power-down                    POWERED
circuitry.                                                             DOWN
                                                                       UART
The INVALID output always indicates whether or not a
valid RS-232 signal is present at any of the receiver               GND                    Tx                       OLD
inputs (see Table 2), giving the user an easy way to                                              SHDN = GND  RS-232 CHIP
determine when the interface block should power down.
In the case of a disconnected interface cable where all     FIGURE 2. POWER DRAIN THROUGH POWERED
the receiver inputs are floating (but pulled to GND by the                    DOWN PERIPHERAL
internal receiver pull down resistors), the INVALID logic
detects the invalid levels and drives the output low. The                                               VCC
power management logic then uses this indicator to
power down the interface block. Reconnecting the cable                          TRANSITION                    ICL324XE
restores valid levels at the receiver inputs, INVALID                             DETECTOR
switches high, and the power management logic wakes
up the interface block. INVALID can also be used to                      TO
indicate the DTR or RING INDICATOR signal, as long as               WAKE-UP
the other receiver inputs are floating, or driven to GND
(as in the case of a powered down driver). Connecting                 LOGIC
FORCEOFF and FORCEON together disables the
automatic power-down feature, enabling them to                      VCC
function as a manual SHUTDOWN input (see Figure 4).
                                                                                            R2OUTB

                                                                                       RX  VOUT = HI-Z                           R2IN
                                                                                                     R2OUT                       T1OUT
                                                                    POWERED
                                                                       DOWN                             T1IN
                                                                       UART TX

                                                                         FORCEOFF = GND
                                                                         OR SHDN = GND, EN = VCC

                                                            FIGURE 3. DISABLED RECEIVERS PREVENT POWER
                                                                              DRAIN

            7                                                                                                                    FN7552.0

                                                                                                              December 17, 2009
                                     ISL3221EM

PWR         FORCEOFF                                               2.7V    VALID RS-232 LEVEL - ICL3221EM IS ACTIVE
MGT         FORCEON
LOGIC                                                                        INDETERMINATE - POWER-DOWN MAY OR
                                                                                                    MAY NOT OCCUR
             INVALID
                       ICL3221EM
                                                                     0.3V
                                                                    -0.3V   INVALID LEVEL - POWER-DOWN OCCURS
                                                                                                     AFTER 30s
              I/O
             UART                                                           INDETERMINATE - POWER-DOWN MAY OR
                                                                                                    MAY NOT OCCUR

CPU                                                                 -2.7V

                                                                            VALID RS-232 LEVEL - ICL3221EM IS ACTIVE

FIGURE 4. CONNECTIONS FOR MANUAL POWER-DOWN                           FIGURE 6. DEFINITION OF VALID RS-232 RECEIVER
                  WHEN NO VALID RECEIVER SIGNALS ARE                                    LEVELS
                  PRESENT
                                                                    Automatic power-down operates when the FORCEON
With any of the control schemes, the time required to               input is low, and the FORCEOFF input is high. Tying
exit power-down, and resume transmission is only                    FORCEON high disables automatic power-down, but
100s. A mouse, or other application, may need more                 manual power-down is always available via the
time to wake up from shutdown. If automatic                         overriding FORCEOFF input. Table 2 summarizes the
power-down is being utilized, the RS-232 device will                automatic power-down functionality.
reenter power-down if valid receiver levels aren't
reestablished within 30s of the ICL3221EM powering                 Devices with the automatic power-down feature include
up. Figure 5 illustrates a circuit that keeps the                   an INVALID output signal, which switches low to indicate
ICL3221EM from initiating automatic power-down for                  that invalid levels have persisted on all of the receiver
100ms after powering up. This gives the slow-to-wake                inputs for more than 30s (see Figure 7). INVALID
peripheral circuit time to reestablish valid RS-232 output          switches high 1s after detecting a valid RS-232 level on
levels.                                                             a receiver input. INVALID operates in all modes (forced
                                                                    or automatic power-down, or forced on), so it is also
     POWER   MASTER POWER-DOWN LINE                                 useful for systems employing manual power-down
MANAGEMENT                                                          circuitry. When automatic power-down is utilized,
                      0.1F  1M                                     INVALID = 0 indicates that the ICL3221EM is in
       UNIT                                                         power-down mode.

                                                                    The time to recover from automatic power-down mode is
                                                                    typically 100s.

                                                FORCEOFF FORCEON    RECEIVER                             INVALID
                                                                        INPUTS                         } REGION
                                                         ICL3221EM
                                                                    TRANSMITTER
  FIGURE 5. CIRCUIT TO PREVENT AUTO POWER-DOWN                             OUTPUTS
                    FOR 100ms AFTER FORCED POWER-UP
                                                                    INVALID VCC          tINVL  tINVH
Automatic Power-down                                                                AUTOPWDN
Even greater power savings is available by using the                OUTPUT  0
devices which feature an automatic power-down
function. When no valid RS-232 voltages (see Figure 6)                                                 PWR UP
are sensed on any receiver input for 30s, the charge
pump and transmitters power-down, thereby reducing                          V+
supply current to 1A. Invalid receiver levels occur
whenever the driving peripheral's outputs are shut off                      VCC
(powered down) or when the RS-232 interface cable is                            0
disconnected. The ICL3221EM powers back up whenever
it detects a valid RS-232 voltage level on any receiver                     V-
input. This automatic power-down feature provides
additional system power savings without changes to the              FIGURE 7. AUTOMATIC POWER-DOWN AND INVALID
existing operating system.                                                            TIMING DIAGRAMS

                                                                    Receiver ENABLE Control

                                                                    Several devices also feature an EN input to control the
                                                                    receiver outputs. Driving EN high disables all the
                                                                    inverting (standard) receiver outputs placing them in a

                   8                                                                                               FN7552.0

                                                                                                       December 17, 2009
                                    ISL3221EM

high impedance state. This is useful to eliminate supply    5V/DIV  FORCEOFF
current, due to a receiver output forward biasing the
protection diode, when driving the input of a powered                                    T1
down (VCC = GND) peripheral (see Figure 2).

Capacitor Selection                                         2V/DIV

The charge pumps require 0.1F capacitors for 3.3V                                                                                                   T2
operation. For other supply voltages, refer to Table 3 for
capacitor values. Do not use values smaller than those                        VCC = +3.3V
listed in Table 3. Increasing the capacitor values (by a                      C1 - C4 = 0.1F
factor of 2) reduces ripple on the transmitter outputs and
slightly reduces power consumption. C2, C3, and C4 can                                                      TIME (20s/DIV)
be increased without increasing C1's value, however, do
not increase C1 without also increasing C2, C3, and C4 to       FIGURE 8. TRANSMITTER OUTPUTS WHEN EXITING
maintain the proper ratios (C1 to the other capacitors).                          POWER-DOWN

When using minimum required capacitor values, make          High Data Rates
sure that capacitor values do not degrade excessively
with temperature. If in doubt, use capacitors with a        The ICL3221EM maintains the RS-232 5V minimum
larger nominal value. The capacitor's equivalent series     transmitter output voltages even at high data rates.
resistance (ESR) usually rises at low temperatures and it   Figure 9 details a transmitter loopback test circuit, and
influences the amount of ripple on V+ and V-.               Figure 10 illustrates the loopback test result at 120kbps.
                                                            For this test, all transmitters were simultaneously driving
TABLE 3. REQUIRED CAPACITOR VALUES                          RS-232 loads in parallel with 1000pF, at 120kbps.
                                                            Figure 11 shows the loopback results for a single
VCC          C1   C2, C3, C4                                transmitter driving 1000pF and an RS-232 load at
(V)         (F)      (F)                                  250kbps. The static transmitters were also loaded with
                                                            an RS-232 receiver..
3.0 to 3.6  0.1   0.1

Power Supply Decoupling                                     VCC     0.1F +

In most circumstances a 0.1F bypass capacitor is              +    C1+       VCC  V+    +
adequate. In applications that are particularly sensitive   C1                            C3
to power supply noise, decouple VCC to ground with a                C1- ICL3221EM        +C4
capacitor of the same value as the charge-pump                  +
capacitor C1. Connect the bypass capacitor as close as      C2      C2+            V-     1000pF
possible to the IC.
                                                                    C2-
Operation Down to 2.7V
                                                                    TIN            TOUT
The ICL3221EM transmitter outputs meet RS-562 levels
(3.7V), at full data rate, with VCC as low as 2.7V.                ROUT           RIN
RS-562 levels typically ensure interoperability with RS-
232 devices.                                                        EN             5k

Transmitter Outputs when                                    VCC     SHDN OR
Exiting Power-down                                                  FORCEOFF

Figure 8 shows the response of two transmitter outputs      FIGURE 9. TRANSMITTER LOOPBACK TEST CIRCUIT
when exiting power-down mode. As they activate, the
two transmitter outputs properly go to opposite RS-232
levels, with no glitching, ringing, nor undesirable
transients. Each transmitter is loaded with 3k in parallel
with 2500pF. Note that the transmitters enable only
when the magnitude of the supplies exceed
approximately 3V.

            9                                                                                FN7552.0

                                                                                         December 17, 2009
                                                             ISL3221EM

5V/DIV                                                       15kV ESD Protection
    T1IN
                                                             All pins on ICL3221EM devices include ESD protection
T1OUT                                                       structures, but the ICL3221EM family incorporates
                                                             advanced structures which allow the RS-232 pins
R1OUT                                                       (transmitter outputs and receiver inputs) to survive ESD
               VCC = +3.3V                                   events up to 15kV. The RS-232 pins are particularly
               C1 - C4 = 0.1F                               vulnerable to ESD damage because they typically
                                                    5s/DIV  connect to an exposed port on the exterior of the finished
                                                             product. Simply touching the port pins, or connecting a
         FIGURE 10. LOOPBACK TEST AT 120kbps                 cable, can cause an ESD event that might destroy
                                                             unprotected ICs. These new ESD structures protect the
5V/DIV                                                       device whether or not it is powered up, protect without
     T1IN                                                    allowing any latch-up mechanism to activate, and don't
                                                             interfere with RS-232 signals as large as 25V.
  T1OUT
                                                             Human Body Model (HBM) Testing
R1OUT
              VCC = +3.3V                                    As the name implies, this test method emulates the ESD
              C1 - C4 = 0.1F                                event delivered to an IC during human handling. The
                                                             tester delivers the charge through a 1.5k current
                                                  2s/DIV    limiting resistor, making the test less severe than the
                                                             IEC61000 test, which utilizes a 330 limiting resistor.
       FIGURE 11. LOOPBACK TEST AT 250kbps                   The HBM method determines an IC's ability to withstand
                                                             the ESD transients typically present during handling and
Interconnection with 3V and 5V                               manufacturing. Due to the random nature of these
Logic                                                        events, each pin is tested with respect to all other pins.
                                                             The RS-232 pins on "E" family devices can withstand
The ICL3221EM directly interfaces with 5V CMOS and TTL       HBM ESD events to 15kV.
logic families. Nevertheless, with the ICL3221EM at 3.3V,
and the logic supply at 5V, AC, HC, and CD4000 outputs       IEC61000-4-2 Testing
can drive ICL3221EM inputs, but ICL3221EM outputs do
not reach the minimum VIH for these logic families. See      The IEC61000 test method applies to finished
Table 4 for more information.                                equipment, rather than to an individual IC. Therefore,
                                                             the pins most likely to suffer an ESD event are those that
TABLE 4. LOGIC FAMILY COMPATIBILITY WITH                     are exposed to the outside world (the RS-232 pins in this
                VARIOUS SUPPLY VOLTAGES                      case), and the IC is tested in its typical application
                                                             configuration (power applied) rather than testing each
      SYSTEM       VCC  COMPATIBILITY                        pin-to-pin combination. The lower current limiting
POWER-SUPPLY    SUPPLY                                       resistor coupled with the larger charge storage capacitor
                                                             yields a test that is much more severe than the HBM test.
     VOLTAGE   VOLTAGE                                       The extra ESD protection built into this device's RS-232
          (V)                                                pins allows the design of equipment meeting level 4
                   (V)                                       criteria without the need for additional board level
                                                             protection on the RS-232 port.
3.3            3.3      Compatible with all CMOS
                                                             AIR-GAP DISCHARGE TEST METHOD
                        families.
                                                             For this test method, a charged probe tip moves toward
                                                             the IC pin until the voltage arcs to it. The current
                                                             waveform delivered to the IC pin depends on approach
                                                             speed, humidity, temperature, etc., so it is difficult to
                                                             obtain repeatable results. The "E" device RS-232 pins
                                                             withstand 15kV air-gap discharges.

                                                             CONTACT DISCHARGE TEST METHOD

                                                             During the contact discharge test, the probe contacts the
                                                             tested pin before the probe tip is energized, thereby
                                                             eliminating the variables associated with the air-gap
                                                             discharge. The result is a more repeatable and
                                                             predictable test, but equipment limits prevent testing
                                                             devices at voltages higher than 8kV. All "E" family
                                                             devices survive 8kV contact discharges on the RS-232
                                                             pins.

                    10                                                  FN7552.0

                                                                        December 17, 2009
                                                                               ISL3221EM

Typical Performance Curves VCC = 3.3V, TA = +25C.

TRANSMITTER OUTPUT VOLTAGE (V)6                                                                                                          25
                                                           SUPPLY CURRENT (mA)
                                                                        VOUT+
                                                                                                                       SLEW RATE (V/s)4

                                                                                                                                         20

2

    1 TRANSMITTER AT 250kbps

    1 OR 2 TRANSMITTERS AT 30kbps

0                                                                                                                                        15

                                                                                                                                                                 -SLEW

-2                                                                                                                                               +SLEW

                                                                                                                                         10

-4                                 VOUT -

-6                                                                                                                                       5
0   1000  2000  3000               4000  5000
                                                                                                                                             0   1000      2000  3000   4000  5000

    LOAD CAPACITANCE (pF)                                                                                                                              LOAD CAPACITANCE (pF)

FIGURE 12. TRANSMITTER OUTPUT VOLTAGE vs LOAD                                                                                          FIGURE 13. SLEW RATE vs LOAD CAPACITANCE
                    CAPACITANCE

                              45

                              40

                              35
                                                                                    250kbps

                              30

                              25

                              20                                               120kbps

                              15

                              10                                                                                                         20kbps

                              5

                              0

                              0    1000                                        2000 3000                                                        4000 5000

                                         LOAD CAPACITANCE (pF)

    FIGURE 14. SUPPLY CURRENT vs LOAD CAPACITANCE WHEN TRANSMITTING DATA

Die Characteristics

SUBSTRATE POTENTIAL (POWERED UP):
    GND

TRANSISTOR COUNT:
    ICL3221EM: 286

PROCESS:
    Si Gate CMOS

          11                                                                                                                                                                  FN7552.0

                                                                                                                                                                        December 17, 2009
                                                                ISL3221EM

Thin Shrink Small Outline Plastic Packages (TSSOP)

N                                                                        M16.173

         INDEX                                                           16 LEAD THIN SHRINK SMALL OUTLINE PLASTIC PACKAGE
         AREA
                              E  0.25(0.010) M B M                                INCHES        MILLIMETERS
                E1
                                         GAUGE                           SYMBOL MIN      MAX    MIN       MAX NOTES
                   -B-                   PLANE

                                                                         A    -          0.043  -         1.10  -

123                                                                      A1   0.002 0.006       0.05      0.15  -

                                                             L           A2   0.033 0.037 0.85            0.95  -
                                              0.25
     0.05(0.002) SEATING PLANE                                             b  0.0075 0.012 0.19           0.30  9
                                              0.010

-A-                  A                                                     c  0.0035 0.008 0.09           0.20  -
          D

                                                                         D    0.193 0.201 4.90            5.10  3

                -C-                                                      E1   0.169 0.177 4.30            4.50  4

                                                                           e  0.026 BSC            0.65 BSC     -

     e                   A1                   A2

                                                                c        E    0.246 0.256 6.25            6.50  -

     b                           0.10(0.004)

                                                                           L  0.020 0.028 0.50            0.70  6

0.10(0.004) M C A M B S                                                  N           16               16        7

NOTES:                                                                        0o          8o    0o        8o    -

1. These package dimensions are within allowable dimensions of                                                 Rev. 1 2/02
     JEDEC MO-153-AB, Issue E.

2. Dimensioning and tolerancing per ANSI Y14.5M-1982.

3. Dimension "D" does not include mold flash, protrusions or gate
     burrs. Mold flash, protrusion and gate burrs shall not exceed
     0.15mm (0.006 inch) per side.

4. Dimension "E1" does not include interlead flash or protrusions.
     Interlead flash and protrusions shall not exceed 0.15mm (0.006
     inch) per side.

5. The chamfer on the body is optional. If it is not present, a visual
     index feature must be located within the crosshatched area.

6. "L" is the length of terminal for soldering to a substrate.

7. "N" is the number of terminal positions.

8. Terminal numbers are shown for reference only.

9. Dimension "b" does not include dambar protrusion. Allowable
     dambar protrusion shall be 0.08mm (0.003 inch) total in excess
     of "b" dimension at maximum material condition. Minimum space
     between protrusion and adjacent lead is 0.07mm (0.0027 inch).

10. Controlling dimension: MILLIMETER. Converted inch dimen-
     sions are not necessarily exact. (Angles in degrees)

                                           For additional products, see www.intersil.com/product_tree

         Intersil products are manufactured, assembled and tested utilizing ISO9000 quality systems as noted
                                  in the quality certifications found at www.intersil.com/design/quality

Intersil products are sold by description only. Intersil Corporation reserves the right to make changes in circuit design, software and/or specifications
at any time without notice. Accordingly, the reader is cautioned to verify that data sheets are current before placing orders. Information furnished by
Intersil is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Intersil or its subsidiaries for its use; nor for any
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patent or patent rights of Intersil or its subsidiaries.

                     For information regarding Intersil Corporation and its products, see www.intersil.com

                         12                                                                                     FN7552.0

                                                                                                          December 17, 2009
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