Hoja de Datos Técnicos de la Serie EL083L/EL086L - Fotocoplador de Puerta Lógica de Doble Canal, Alta Velocidad 15Mbit/s, SOP-8, 3.3V/5V

1. Descripción General del Producto

La serie EL08XL representa una familia de fotocopladores de puerta lógica (optoaisladores) de doble canal y alta velocidad, diseñados para aplicaciones modernas de aislamiento digital. Estos dispositivos integran un diodo emisor de infrarrojos acoplado ópticamente a un circuito integrado detector CMOS dentro de un compacto encapsulado SOP de 8 pines (Small Outline Package). Su función principal es proporcionar aislamiento galvánico entre los circuitos de entrada y salida mientras transmiten señales digitales de alta velocidad con distorsión mínima.

La ventaja principal de esta serie radica en su combinación de alto rendimiento en velocidad (hasta 15 Megabits por segundo), compatibilidad con las familias lógicas CMOS de bajo voltaje de 3.3V y 5V, y robustas características de aislamiento. Los dispositivos están diseñados para reemplazar transformadores de pulso y otros métodos de aislamiento en aplicaciones exigentes, ofreciendo una solución fiable, compacta y montable en superficie. Los mercados objetivo incluyen automatización industrial, telecomunicaciones, control de fuentes de alimentación, periféricos informáticos y cualquier sistema que requiera transmisión de datos inmune al ruido entre dominios de voltaje.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

El dispositivo está especificado para funcionar de manera fiable dentro de límites definidos. Los límites absolutos máximos clave incluyen: una corriente directa (I_F) de 20 mA para el LED de entrada, un voltaje inverso (V_R) de 5V, y límites de disipación de potencia de 35 mW para la entrada y 85 mW para la salida. El voltaje de alimentación (V_CC) y el voltaje de salida (V_O) no deben exceder los 5.5V. Un parámetro crítico es el voltaje de aislamiento (V_ISO) de 3750 V_rmsdurante un minuto, probado bajo condiciones específicas de humedad con los pines de entrada y salida cortocircuitados por separado. El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros DC detallados garantizan la compatibilidad con el diseño del sistema. El LED de entrada tiene un voltaje directo típico (V_F) de 1.4V a 8mA, con un máximo de 1.8V. Las características de salida se definen para operación con alimentación de 3.3V y 5V. El voltaje de salida de nivel alto (V_OH) está garantizado que estará dentro de 1V de V_CC(mín.) cuando suministre 4mA. El voltaje de salida de nivel bajo (V_OL) es típicamente 0.21V (3.3V) o 0.17V (5V) cuando suministra 4mA con el LED de entrada excitado a 8mA, asegurando niveles lógicos robustos. La corriente umbral de entrada (I_FT) para una salida baja válida es típicamente 2.5 mA, con un máximo de 5 mA.

2.3 Características de Conmutación

Esta sección define el rendimiento dinámico. Los tiempos de retardo de propagación (t_PHLy t_PLH) son típicamente de 38-41 ns para una alimentación de 3.3V y de 35-46 ns para una de 5V, con un máximo de 60 ns bajo las condiciones de prueba especificadas (I_F=8mA, C_L=15pF). La distorsión del ancho de pulso (|t_PHL– t_PLH|), que afecta la integridad de la señal, es típicamente de 6-8 ns con un máximo de 30 ns. Los tiempos de subida y bajada de la salida (t_r, t_f) son típicamente de 5.5-6 ns. Un diferenciador clave es la Inmunidad Transitoria en Modo Común (CMTI). La variante EL086L garantiza un mínimo de 10,000 V/µs para ambos estados de salida (alto y bajo), mientras que la EL083L garantiza 5,000 V/µs. Este parámetro es crítico en entornos ruidosos con potenciales de tierra que cambian rápidamente.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características electro-ópticas. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, dichas curvas suelen ilustrar la relación entre la corriente directa y el voltaje directo para el LED de entrada, el retardo de propagación frente a la temperatura, y el rendimiento de la inmunidad transitoria en modo común. Estas curvas son esenciales para que los diseñadores comprendan el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y optimicen el punto de operación para velocidad, potencia y fiabilidad.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo está alojado en un encapsulado SOP de 8 pines. El dibujo dimensional proporciona las medidas críticas para el diseño de la huella en la PCB, incluyendo la longitud, anchura y altura total del encapsulado, el paso de los terminales (típicamente 1.27mm) y las dimensiones de los mismos. El cumplimiento de estas dimensiones es necesario para una soldadura y un ajuste mecánico adecuados.

4.2 Configuración de Pines y Polaridad

La asignación de pines es la siguiente: Pin 1 (Ánodo 1), Pin 2 (Cátodo 1), Pin 3 (Cátodo 2), Pin 4 (Ánodo 2), Pin 5 (Tierra), Pin 6 (V_OUT2), Pin 7 (V_OUT1), Pin 8 (V_CC). Esta configuración soporta dos canales independientes. La conexión correcta de la polaridad para los LEDs de entrada (Ánodo/Cátodo) y la alimentación de salida (V_CC/GND) es obligatoria para evitar daños en el dispositivo.

4.3 Diseño Recomendado de Pads en PCB

Se proporciona un diseño sugerido de pads para montaje superficial. La nota enfatiza que se trata de un diseño de referencia y debe modificarse según los procesos específicos de fabricación de la PCB y los requisitos térmicos. El diseño de los pads tiene como objetivo garantizar filetes de soldadura fiables y resistencia mecánica después de la soldadura por reflujo.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

Los límites absolutos máximos especifican una temperatura de soldadura (T_SOL) de 260°C durante 10 segundos. Esto se alinea con los perfiles típicos de reflujo sin plomo. Es crucial seguir el perfil de reflujo recomendado para el montaje específico de la PCB para evitar daños térmicos. El dispositivo debe almacenarse en condiciones apropiadas (T_STG: -55°C a +125°C) antes de su uso para mantener la soldabilidad.

6. Sugerencias de Aplicación

6.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Las aplicaciones principales enumeradas son receptores de línea, sistemas de transmisión de datos, multiplexación de datos, aislamiento de realimentación en fuentes de alimentación conmutadas, reemplazo de transformadores de pulso, interfaces de periféricos informáticos y aislamiento de tierra lógica de alta velocidad. En un circuito típico, el lado de entrada es excitado por una señal lógica a través de una resistencia limitadora de corriente para establecer I_F. El lado de salida requiere un condensador de desacoplo (0.1µF o mayor, con buenas características de alta frecuencia) conectado lo más cerca posible entre los pines V_CCy GND para garantizar una operación estable y minimizar el ruido.

6.2 Consideraciones de Diseño

• Desacoplo de la Fuente de Alimentación:El uso obligatorio de un condensador de desacoplo local en el lado de salida es crítico para lograr el rendimiento de alta velocidad especificado y la inmunidad al ruido.
• Configuración de la Corriente de Entrada:La corriente directa (I_F) debe establecerse en función de la velocidad requerida y la I_FTgarantizada. Operar a los 8mA recomendados asegura un margen de ruido y una velocidad de conmutación adecuados.
• Consideraciones de Carga:La salida puede excitar hasta 10 cargas CMOS estándar. La hoja de datos especifica condiciones de prueba con I_O= ±4mA para V_OH/V_OL.
• Selección del Canal:Elija entre EL083L (CMTI de 5kV/µs) y EL086L (CMTI de 10kV/µs) según el entorno de ruido eléctrico de la aplicación.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

La serie EL08XL se diferencia por su diseño de doble canal en un encapsulado SOP-8 estándar, ofreciendo ahorro de espacio en la placa en comparación con dos dispositivos de un solo canal. La velocidad garantizada de 15Mbit/s a 3.3V/5V es un marcador clave de rendimiento para interfaces digitales modernas. La alta Inmunidad Transitoria en Modo Común, especialmente la clasificación de 10kV/µs de la EL086L, proporciona un rendimiento superior en entornos industriales y de conversión de potencia con alto ruido en comparación con los optoacopladores estándar. El cumplimiento de estándares internacionales de seguridad importantes (UL, cUL, VDE, etc.) y de normativas como libre de halógenos, RoHS y REACH lo hace adecuado para mercados globales.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo usar una alimentación de 5V para la salida si mi lógica es de 3.3V?

R: La etapa de salida es compatible con niveles CMOS de 3.3V y 5V. Sin embargo, debe asegurarse de que el dispositivo lógico receptor sea tolerante a 5V si utiliza un V_CCde 5V. El V_OHestará cerca de 5V.

P: ¿Cuál es el propósito de la especificación CMTI?

R: La CMTI mide la capacidad del dispositivo para rechazar transitorios rápidos de voltaje entre las tierras de entrada y salida. Una CMTI alta (ej., 10kV/µs) evita que estos transitorios causen conmutaciones erróneas en la salida, lo cual es vital en accionamientos de motores, fuentes de alimentación y PLCs industriales.

P: ¿Cómo calculo la resistencia en serie de entrada?

R: R_serie= (V_excitador- V_F) / I_F. Utilice V_Fde la hoja de datos (máx. 1.8V) y elija I_F(ej., 8mA para rendimiento completo). Asegúrese de que el excitador puede suministrar la corriente requerida.

P: ¿Se requiere pull-up/pull-down externo en la salida?

R: No. La salida es una etapa CMOS push-pull activa, que proporciona capacidad de suministro y absorción de corriente.

9. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Aislamiento de una señal UART de 3.3V (115200 baudios) entre un microcontrolador en una placa de control de motor ruidosa y un módulo de comunicación en una placa lógica limpia.

Implementación:Utilice un canal de un EL086L. En el lado del microcontrolador, conecte el pin TX a través de una resistencia de 180Ω (para ~8mA de I_Fcon un excitador de 3.3V) a la entrada del fotocoplador (Ánodo). Conecte el cátodo a tierra. En el lado aislado, alimente el pin V_CC(Pin 8) con 3.3V de la fuente del módulo de comunicación. Coloque un condensador cerámico de 0.1µF directamente entre el Pin 8 (V_CC) y el Pin 5 (GND). Conecte la salida (Pin 7, V_OUT1) al pin RX del módulo de comunicación. La alta CMTI del EL086L garantiza la integridad de los datos a pesar del ruido de tierra del accionamiento del motor.

10. Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de aislamiento óptico. Una corriente eléctrica aplicada al diodo emisor de luz infrarroja (LED) de entrada hace que éste emita luz. Esta luz atraviesa una barrera de aislamiento ópticamente transparente (típicamente un polímero moldeado). En el otro lado, un fotodetector de circuito integrado CMOS monolítico convierte la intensidad de luz recibida de nuevo en una señal eléctrica. Este CI CMOS incluye amplificación, conformación y una etapa de salida push-pull para producir una forma de onda digital limpia. La ruta óptica proporciona el aislamiento galvánico, ya que no hay conexión eléctrica entre la entrada y la salida, solo un haz de luz.

11. Tendencias de la Industria

La tendencia en el aislamiento digital es hacia mayores velocidades, menor consumo de energía, encapsulados más pequeños y mayor integración. Si bien los optoacopladores tradicionales como esta serie siguen siendo populares por su simplicidad y alto voltaje de aislamiento, están surgiendo tecnologías alternativas basadas en acoplamiento capacitivo (usando barreras de SiO₂) o magnético (magnetorresistencia gigante). Estas pueden ofrecer mayores velocidades, mejor precisión de temporización y mayor vida útil, ya que no tienen un LED que se degrade. Sin embargo, los optoacopladores de alto voltaje continúan dominando en aplicaciones que requieren voltajes de aislamiento de trabajo muy altos (varios kV) y fiabilidad probada. La integración de funciones adicionales, como la entrega de energía a través de la barrera (convertidores DC-DC aislados) o múltiples canales con clasificaciones de seguridad mejoradas, también es una dirección clave de desarrollo.