EL060L Logikgatter-Photokoppler Datenblatt - 8-Pin SOP-Gehäuse - 3,3V/5V Dual-Versorgung - 10Mbit/s Geschwindigkeit - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der EL060L ist ein Hochgeschwindigkeits-Logikgatter-Photokoppler (Optokoppler), der für zuverlässige Signalisolierung in anspruchsvollen elektronischen Schaltungen entwickelt wurde. Er kombiniert eine Infrarot-Emissionsdiode mit einem hochintegrierten, schnellen Fotodetektor mit stroboskopierbarem Logikgatter-Ausgang. Im 8-Pin-Small-Outline-Package (SOP) verpackt, ist er für Oberflächenmontageprozesse (SMT) optimiert. Seine Hauptfunktion ist die elektrische Isolierung zwischen Eingangs- und Ausgangsschaltungen, um Masseschleifen zu eliminieren und empfindliche Logik vor Spannungsspitzen und Störungen zu schützen.

Kernvorteile:Die wesentlichen Stärken des Bauteils sind eine hohe Datenübertragungsrate von 10 Megabit pro Sekunde (Mbit/s), Dual-Versorgungsspannungskompatibilität (3,3V und 5V) und eine ausgezeichnete Gleichtakt-Transienten-Immunität (CMTI) von mindestens 10kV/μs. Er bietet einen Logikgatter-Ausgang, der bis zu 10 Standardlasten treiben kann (Fan-out 10). Darüber hinaus erreicht er eine hohe Isolationsspannung von 3750V_effzwischen Eingangs- und Ausgangsseite, was einen robusten Schutz gewährleistet.

Zielmarkt & Anwendungen:Dieses Bauteil ist für Anwendungen konzipiert, die schnelle, isolierte digitale Signalübertragung erfordern. Typische Einsatzgebiete sind die Beseitigung von Masseschleifen in Kommunikationsschnittstellen, Pegelwandlung zwischen Logikfamilien (z.B. LSTTL zu TTL/CMOS), Datenübertragungs- und Multiplexsysteme, isolierte Rückkopplung in Schaltnetzteilen, Ersatz von Impulstransformatoren, Computer-Peripherieschnittstellen und die Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Logik-Masseisolierung in Mixed-Signal-Systemen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Eingangs-Durchlassstrom (I_F=7,5mA: RMaximal 50 mA. Eine Überschreitung kann die Infrarot-LED zerstören.
• Enable-Eingangsspannung (V_E):Darf V_CCum nicht mehr als 500mV überschreiten.
• Sperrspannung (V_R):Maximal 5 V für die Eingangs-LED.
• Versorgungsspannung (V_CC=3,3V, IMaximal 7,0 V für die Ausgangsseite.
• Ausgangsspannung (V_O):Maximal 7,0 V.
• Isolationsspannung (V_ISO):3750 V_efffür 1 Minute (Testbedingungen: 40-60% rel. Luftfeuchte, Pins 1-4 kurzgeschlossen, Pins 5-8 kurzgeschlossen).
• Betriebstemperatur (T_OPR):-40°C bis +85°C.
• Löttemperatur (T_SOL):260°C für 10 Sekunden (Reflow-Profil).

2.2 Elektrische und Übertragungskennwerte

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen (T_A= -40°C bis 85°C).

Eingangskennwerte:

• Durchlassspannung (V_F=1,8V und ITypisch 1,4V, maximal 1,8V bei einem Durchlassstrom (I_F) von 10mA.
• Temperaturkoeffizient von V_F:Ca. -1,8 mV/°C, was bedeutet, dass V_Fmit steigender Temperatur sinkt.
• Eingangskapazität (C_IN):Typisch 60 pF, beeinflusst die Hochfrequenz-Ansteuerungsanforderungen.

Ausgangs- und Versorgungskennwerte:

• Versorgungsstrom (High-Pegel): I_CCHbeträgt typisch 5mA (max. 10mA), wenn der Eingang ausgeschaltet ist (I_F=0) and the output is high.
• Versorgungsstrom (Low-Pegel): I_CCLbeträgt typisch 9mA (max. 13mA), wenn der Eingang eingeschaltet ist (I_F=10mA) and the output is low.
• Enable-Spannungen:Der Enable-Pin (V_E) hat einen High-Pegel-Schwellwert (V_EH) von min. 2,0V und einen Low-Pegel-Schwellwert (V_EL) von max. 0,8V. Ein interner Pull-up-Widerstand ist vorhanden, wodurch ein externer entfällt.
• Ausgangslogikpegel:Bei V_CC=3.3V, the low-level output voltage (V_OL=0,6V) zu garantieren, beträgt typisch 3mA (max. 5mA). Dies ist ein Schlüsselparameter für das Design der Eingangsansteuerschaltung._OH) ist unter spezifischen Testbedingungen spezifiziert.
• Eingangsschwellstrom (I_FT) liefern kann, um ein korrektes Ausgangsschalten zu garantieren. Den negativen Temperaturkoeffizienten der LED-VDer am Eingang erforderliche Strom, um einen gültigen Low-Ausgang (V_O=0.6V) is typically 3mA (max 5mA). This is a key parameter for designing the input drive circuit.

2.3 Schaltkennwerte

Diese Parameter definieren die für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung kritischen Zeitkennwerte (Bedingungen: V_CC=3.3V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω).

• Laufzeitverzögerungen:
  • t_PHL, t
  • t_PLH) und die Ausgangsübergangszeiten (t
• Pulsbreitenverzerrung (PWD):|t_PHL– t_PLH| beträgt typisch 5ns, maximal 35ns. Niedrigere PWD ist besser für die Signalintegrität.
• Anstiegs-/Abfallzeiten:
  • Ausgangsanstiegszeit (t_r, t
  • Ausgangsabfallzeit (t_f). Die Verzögerungen werden zwischen dem 3,75mA-Punkt auf der Eingangsstrom-Wellenform und dem 1,5V-Punkt auf der Ausgangsspannungs-Wellenform gemessen.
• Enable-Laufzeitverzögerungen:
  • t_EHL, t
  • t_ELH), gemessen ab dem 1,5V-Punkt am Enable-Eingang.
• Gleichtakt-Transienten-Immunität (CMTI):Ein kritischer Parameter für die Störunterdrückung in isolierten Systemen. Sowohl C_MHals auch C_MLsind mit einem Minimum von 10.000 V/μs spezifiziert, getestet mit einer 400V Spitze-Spitze Gleichtaktspannung (V_CM) zwischen den Eingangs- und Ausgangsmassen angelegt wird, um die Störfestigkeit zu messen.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

Der EL060L ist in einem standardmäßigen 8-Pin-Small-Outline-Package (SOP) untergebracht.

3.1 Pinbelegung und Funktion

• Pin 1:Keine Verbindung (NC)
• Pin 2:Anode (A) der Eingangs-Infrarot-LED.
• Pin 3:Kathode (K) der Eingangs-Infrarot-LED.
• Pin 4:Keine Verbindung (NC)
• Pin 5:Masse (GND) für die Ausgangsseite.
• Pin 6:H (I_OUT).
• Pin 7:) benötigt?_E). Aktiv-High; ein logischer High-Pegel (>2,0V) aktiviert den Ausgang, ein logischer Low-Pegel (<0,8V) erzwingt einen High-Ausgang (siehe Wahrheitstabelle).
• Pin 8:Versorgungsspannung (V_CCverwenden?

Kritischer Designhinweis:Ein 0,1μF (oder größerer) Entkopplungskondensator mit guten Hochfrequenzeigenschaften (Keramik oder Festkörper-Tantal) muss zwischen Pin 8 (V_CC) and Pin 5 (GND), placed as close as possible to the package pins to ensure stable operation and minimize switching noise.

4. Wahrheitstabelle und Funktionsbeschreibung

Das Bauteil arbeitet als positives Logikgatter mit einer Enable-Funktion. Der Ausgangszustand hängt vom Eingangsstrom (LED) und der Enable-Pin-Spannung ab.

*Durch den internen Pull-up-Widerstand nimmt ein freier Enable-Pin standardmäßig einen logischen High-Zustand an.

Im Wesentlichen wirkt der Photokoppler bei aktiviertem Enable (V_Ehigh), the photocoupler acts as an inverter: a lit LED (input high) produces a low output, and an unlit LED (input low) produces a high output. When disabled (V_Elow), the output is forced high regardless of the input state, which can be useful for tri-state bus control or power-down modes.

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die Hauptanwendung ist die digitale Signalisolierung. Die Eingangsseite benötigt einen Vorwiderstand in Reihe mit der LED, um den gewünschten I_F(e.g., 5-10mA for guaranteed switching). The output side connects directly to the receiving logic gate's input. The enable pin can be tied to V_CCif not used, or driven by a control signal for output gating.

5.2 Designüberlegungen

• Eingangsansteuerung:Sicherstellen, dass die Ansteuerschaltung über den gesamten Betriebstemperaturbereich ausreichend I_F(≥ I_FT) across the operating temperature range to guarantee proper output switching. Account for the LED's negative temperature coefficient of V_F.
• Versorgungsentkopplung:Der 0,1μF-Kondensator an V_CC/GND iszwingend erforderlichfür einen stabilen Hochgeschwindigkeitsbetrieb und muss nah am Bauteil platziert werden.
• Lastüberlegungen:Der Ausgang kann bis zu 10 Standard-Logikeingänge parallel treiben (Fan-out 10). Sicherstellen, dass die gesamte kapazitive Last am Ausgangspin die Testbedingung von 15pF nicht wesentlich überschreitet, um eine Verschlechterung der Anstiegs-/Abfallzeiten und Laufzeitverzögerungen zu vermeiden.
• PCB-Layout:Auf der Leiterplatte einen guten Isolationsabstand zwischen der Eingangsseite (Pin 1-4 Bereich) und der Ausgangsseite (Pin 5-8 Bereich) einhalten, um die Hochspannungs-Isolationsklasse zu bewahren. Den Kriechstrom- und Luftstreckenrichtlinien entsprechend den Spannungsanforderungen der Anwendung folgen.

6. Konformitäts- und Zuverlässigkeitsinformationen

Der EL060L ist für den Einsatz in industriellen und kommerziellen Anwendungen entwickelt und zertifiziert.

• Umweltkonformität:Das Bauteil ist halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und den EU-REACH-Verordnungen.
• Sicherheitszulassungen:Es verfügt über Zulassungen von wichtigen internationalen Sicherheitsbehörden:
  • UL (Underwriters Laboratories) und cUL (File No. E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (File No. 40028116)
  • SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO (Nordische Sicherheitsbehörden)
  Diese Zulassungen zeigen, dass das Bauteil strenge Sicherheitsstandards für die elektrische Isolierung erfüllt.
• Zuverlässigkeit:Die Leistung ist über den erweiterten industriellen Temperaturbereich von -40°C bis +85°C garantiert.

7. Testschaltungen und Wellenformdefinitionen

Das Datenblatt enthält Standardtestschaltungen zur Charakterisierung der Schaltparameter.

• Abb. 12:Definiert den Testaufbau und die Messpunkte für die Laufzeitverzögerungen (t_PHL, t_PLH) and output transition times (t_r, t_f). Delays are measured between the 3.75mA point on the input current waveform and the 1.5V point on the output voltage waveform.
• Abb. 13:Definiert den Testaufbau für die Enable-Laufzeitverzögerungen (t_EHL, t_ELH), measured from the 1.5V point on the enable input.
• Abb. 14:Veranschaulicht die Testschaltung für die Gleichtakt-Transienten-Immunität (CMTI), bei der ein Hochspannungs-Differenzimpuls (V_CM) between the input and output grounds to measure noise immunity.

8. Löt- und Handhabungshinweise

Das Bauteil ist für standardmäßige Oberflächenmontageprozesse geeignet.

• Reflow-Löten:Die maximale Spitzenlöttemperatur beträgt 260°C, gemäß dem IPC/JEDEC J-STD-020 Standard für bleifreie Baugruppen. Das Bauteil sollte dieser Temperatur nicht länger als 10 Sekunden ausgesetzt werden.
• Lagerung:In einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -55°C bis +125°C lagern.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Während der Handhabung sollten, wie bei allen Halbleiterbauteilen, Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Positionierung

Der EL060L positioniert sich auf dem Markt als universeller Hochgeschwindigkeits-Digitalisolator. Seine Hauptunterscheidungsmerkmale sind die Kombination aus 10Mbit/s Geschwindigkeit, Dual 3,3V/5V Versorgungskompatibilität und der Einbau einer Enable/Strobe-Funktion in einem standardmäßigen SOP-8-Gehäuse. Im Vergleich zu einfacheren 4-Pin-Photokopplern bietet er die zusätzliche Steuerung über den Enable-Pin. Im Vergleich zu neueren, spezialisierten Digitalisolator-ICs auf Basis kapazitiver oder magnetischer Kopplung bietet er die bewährte Zuverlässigkeit, hohe CMTI und Einfachheit der Optokoppler-Technologie, oft zu geringeren Kosten für Anwendungen, die keine extremen Geschwindigkeiten (>>10Mbit/s) erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich eine 5V-Versorgung für V_CC?

A: Ja, das Bauteil ist für den Betrieb mit Dual 3,3V und 5V Versorgung ausgelegt. Sicherstellen, dass die Spannungsfestigkeit des Entkopplungskondensators für 5V ausreicht.

F: Wird ein externer Pull-up-Widerstand am Enable-Pin (V_EA: Nein. Das Bauteil verfügt über einen internen Pull-up-Widerstand, wie im Datenblatt vermerkt.

F: Was ist der Zweck des Enable-Pins?

A: Er ermöglicht es, den Ausgang auf High zu zwingen und damit den Signalpfad effektiv zu deaktivieren. Dies ist nützlich, um eine Busschnittstelle in einen hochohmigen Zustand zu versetzen, Energiesparmodi zu implementieren oder mehrere Isolatorausgänge zu multiplexen.

F: Wie berechne ich den Eingangsvorwiderstand (R

= (5 - 1,8) / 0,0075 ≈ 427Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert (z.B. 430Ω)._INA: R

A: R_INTREIBER_{- V}- V_F) / I_F. Use V_{bei der niedrigsten Betriebstemperatur für ein konservatives Design, um sicherzustellen, dass das Minimum I}at the lowest operating temperature for a conservative design to ensure minimum I_Fis met. For example, with a 5V drive, V_F=1.8V, and I_F=7.5mA: R_IN= (5 - 1.8) / 0.0075 ≈ 427Ω. Use the nearest standard value (e.g., 430Ω).

F: Was bedeutet "Fan out 10"?

A: Es bedeutet, dass der Ausgang die Eingänge von bis zu 10 parallel geschalteten Standard-Digitallogikgattern (z.B. 74HC-Serie) zuverlässig treiben kann, während gültige Logikspannungspegel aufrechterhalten werden.