Hoja de Datos del Fotocoplador de Puerta Lógica EL060L - Paquete SOP de 8 Pines - Doble Alimentación 3.3V/5V - Velocidad 10Mbit/s - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El EL060L es un fotocoplador de puerta lógica (optoaislador) de alta velocidad diseñado para un aislamiento de señal fiable en circuitos electrónicos exigentes. Combina un diodo emisor de infrarrojos con un fotodetector integrado de alta velocidad que presenta una salida de puerta lógica con habilitación (strobe). Empaquetado en un encapsulado SOP de 8 pines, está optimizado para procesos de montaje superficial (SMT). Su función principal es proporcionar aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada y salida, eliminando bucles de masa y protegiendo lógica sensible de picos de tensión y ruido.

Ventajas Principales:Los puntos fuertes del dispositivo incluyen una alta velocidad de transmisión de datos de 10 Megabits por segundo (Mbit/s), compatibilidad con doble tensión de alimentación (3.3V y 5V) y una excelente inmunidad transitoria en modo común (CMTI) mínima de 10kV/μs. Ofrece una salida de puerta lógica capaz de excitar hasta 10 cargas estándar (Fan-out 10). Además, logra un alto voltaje de aislamiento de 3750V_rmsentre sus lados de entrada y salida, garantizando una protección robusta.

Mercado Objetivo y Aplicaciones:Este componente está dirigido a aplicaciones que requieren transmisión digital aislada y rápida. Casos de uso típicos incluyen la eliminación de bucles de masa en interfaces de comunicación, cambio de nivel entre familias lógicas (ej., de LSTTL a TTL/CMOS), sistemas de transmisión de datos y multiplexación, realimentación aislada en fuentes de alimentación conmutadas, reemplazo de transformadores de pulsos, interfaces de periféricos de computadora y proporcionar aislamiento de masa lógica de alta velocidad en sistemas de señal mixta.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Corriente Directa de Entrada (I_F):Máximo 50 mA. Exceder este valor puede destruir el LED infrarrojo.
• Tensión de Habilitación de Entrada (V_E):No debe exceder a V_CCen más de 500mV.
• Tensión Inversa (V_R):Máximo 5 V para el LED de entrada.
• Tensión de Alimentación (V_CC):Máximo 7.0 V para el lado de salida.
• Tensión de Salida (V_O):Máximo 7.0 V.
• Tensión de Aislamiento (V_ISO):3750 V_rmsdurante 1 minuto (condiciones de prueba: 40-60% HR, pines 1-4 en corto, pines 5-8 en corto).
• Temperatura de Operación (T_OPR):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura (T_SOL):260°C durante 10 segundos (perfil de reflujo).

2.2 Características Eléctricas y de Transferencia

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación (T_A= -40°C a 85°C).

Características de Entrada:

• Tensión Directa (V_F):Típicamente 1.4V, con un máximo de 1.8V a una corriente directa (I_F) de 10mA.
• Coeficiente de Temperatura de V_F:Aproximadamente -1.8 mV/°C, lo que indica que V_Fdisminuye al aumentar la temperatura.
• Capacitancia de Entrada (C_IN):Típicamente 60 pF, afecta los requisitos de excitación de entrada en alta frecuencia.

Características de Salida y Alimentación:

• Corriente de Alimentación (Nivel Alto): I_CCHes típicamente 5mA (máx. 10mA) cuando la entrada está apagada (I_F=0) y la salida está en alto.
• Corriente de Alimentación (Nivel Bajo): I_CCLes típicamente 9mA (máx. 13mA) cuando la entrada está encendida (I_F=10mA) y la salida está en bajo.
• Tensiones de Habilitación:El pin de habilitación (V_E) tiene un umbral de nivel alto (V_EH) mínimo de 2.0V y un umbral de nivel bajo (V_EL) máximo de 0.8V. Presenta una resistencia pull-up interna, eliminando la necesidad de una externa.
• Niveles Lógicos de Salida:Con V_CC=3.3V, la tensión de salida en nivel bajo (V_OL) es típicamente 0.35V (máx. 0.6V) cuando sumidera 13mA. La capacidad de corriente de salida en nivel alto (I_OH) se especifica bajo condiciones de prueba específicas.
• Corriente Umbral de Entrada (I_FT):La corriente requerida en la entrada para garantizar una salida baja válida (V_O=0.6V) es típicamente 3mA (máx. 5mA). Este es un parámetro clave para diseñar el circuito de excitación de entrada.

2.3 Características de Conmutación

Estos parámetros definen el rendimiento temporal crítico para la transmisión de datos de alta velocidad (condiciones: V_CC=3.3V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω).

• Retardos de Propagación:
  • t_PHL(Alto-a-Bajo): Típicamente 50ns, máximo 75ns.
  • t_PLH(Bajo-a-Alto): Típicamente 45ns, máximo 75ns.
• Distorsión del Ancho de Pulso (PWD):|t_PHL– t_PLH| es típicamente 5ns, máximo 35ns. Un PWD más bajo es mejor para la integridad de la señal.
• Tiempos de Subida/Bajada:
  • Tiempo de Subida de Salida (t_r): Típicamente 50ns.
  • Tiempo de Bajada de Salida (t_f): Típicamente 10ns.
• Retardos de Propagación de Habilitación:
  • t_EHL(Habilitación a Salida Baja): Típicamente 15ns.
  • t_ELH(Habilitación a Salida Alta): Típicamente 30ns.
• Inmunidad Transitoria en Modo Común (CMTI):Un parámetro crítico para el rechazo de ruido en sistemas aislados. Tanto C_MHcomo C_MLse especifican con un mínimo de 10,000 V/μs, probados con una tensión en modo común (V_CM) de 400V pico a pico.

3. Información Mecánica y del Paquete

El EL060L está alojado en un encapsulado SOP (Small Outline Package) estándar de 8 pines.

3.1 Configuración y Función de los Pines

• Pin 1:Sin Conexión (NC)
• Pin 2:Ánodo (A) del LED infrarrojo de entrada.
• Pin 3:Cátodo (K) del LED infrarrojo de entrada.
• Pin 4:Sin Conexión (NC)
• Pin 5:Masa (GND) para el lado de salida.
• Pin 6:Tensión de Salida (V_OUT).
• Pin 7:Entrada de Habilitación (V_E). Activo en alto; un nivel lógico alto (>2.0V) habilita la salida, un nivel lógico bajo (<0.8V) fuerza la salida a alto (ver Tabla de Verdad).
• Pin 8:Tensión de Alimentación (V_CC) para el lado de salida (3.3V o 5V).

Nota Crítica de Diseño:Un condensador de desacoplo de 0.1μF (o mayor) con buenas características de alta frecuencia (cerámico o tántalo sólido) debe conectarse entre el Pin 8 (V_CC) y el Pin 5 (GND), colocado lo más cerca posible de los pines del encapsulado para garantizar una operación estable y minimizar el ruido de conmutación.

4. Tabla de Verdad y Descripción Funcional

El dispositivo opera como una puerta lógica positiva con función de habilitación. El estado de salida depende de la corriente de entrada (LED) y la tensión del pin de habilitación.

*Con la resistencia pull-up interna, un pin de habilitación flotante se establece por defecto en un estado lógico alto.

En esencia, cuando está habilitado (V_Ealto), el fotocoplador actúa como un inversor: un LED encendido (entrada alta) produce una salida baja, y un LED apagado (entrada baja) produce una salida alta. Cuando está deshabilitado (V_Ebajo), la salida se fuerza a alto independientemente del estado de entrada, lo que puede ser útil para control de buses tri-estado, implementación de modos de ahorro de energía o multiplexación de múltiples salidas de aisladores.

5. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La aplicación principal es el aislamiento de señal digital. El lado de entrada requiere una resistencia limitadora en serie con el LED para establecer la I_Fdeseada (ej., 5-10mA para garantizar la conmutación). El lado de salida se conecta directamente a la entrada de la puerta lógica receptora. El pin de habilitación puede conectarse a V_CCsi no se usa, o ser excitado por una señal de control para el gating de la salida.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Entrada:Asegúrese de que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente I_F(≥ I_FT) en todo el rango de temperatura de operación para garantizar una conmutación de salida adecuada. Tenga en cuenta el coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• del LED.Desacoplo de la Fuente de Alimentación:_CCEl condensador de 0.1μF en V/GND esobligatorio
• para una operación estable a alta velocidad y debe colocarse cerca del dispositivo.Consideraciones de Carga:
• La salida puede excitar hasta 10 entradas de lógica estándar en paralelo (Fan-out 10). Asegúrese de que la carga capacitiva total en el pin de salida no exceda significativamente la condición de prueba de 15pF para evitar degradar los tiempos de subida/bajada y los retardos de propagación.Diseño del PCB:

Mantenga una buena distancia de aislamiento en el PCB entre el lado de entrada (área de pines 1-4) y el lado de salida (área de pines 5-8) para preservar la clasificación de aislamiento de alto voltaje. Siga las guías de distancia de fuga y separación apropiadas para los requisitos de voltaje de la aplicación.

6. Información de Cumplimiento y Fiabilidad

• El EL060L está diseñado y certificado para su uso en aplicaciones industriales y comerciales.Cumplimiento Ambiental:
• 1500ppm), libre de plomo y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) y las regulaciones REACH de la UE.Aprobaciones de Seguridad:
  • Cuenta con aprobaciones de las principales agencias internacionales de seguridad:
  • UL (Underwriters Laboratories) y cUL (Número de archivo E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (Número de archivo 40028116)
  SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO (agencias de seguridad nórdicas)
• Estas aprobaciones indican que el dispositivo cumple con estándares de seguridad rigurosos para aislamiento eléctrico.Fiabilidad:

El rendimiento está garantizado en el rango extendido de temperatura industrial de -40°C a +85°C.

7. Circuitos de Prueba y Definiciones de Formas de Onda

• La hoja de datos incluye circuitos de prueba estándar para caracterizar los parámetros de conmutación.Fig. 12:_PHLDefine la configuración de prueba y los puntos de medición para los retardos de propagación (t_PLH, t_r) y los tiempos de transición de salida (t_f, t
• ). Los retardos se miden entre el punto de 3.75mA en la forma de onda de corriente de entrada y el punto de 1.5V en la forma de onda de tensión de salida.Fig. 13:_EHLDefine la configuración de prueba para los retardos de propagación de habilitación (t_ELH, t
• ), medidos desde el punto de 1.5V en la entrada de habilitación.Fig. 14:_CMIlustra el circuito de prueba para la Inmunidad Transitoria en Modo Común (CMTI), aplicando un pulso diferencial de alto voltaje (V

) entre las masas de entrada y salida para medir la inmunidad al ruido.

8. Soldadura y Manipulación

• El dispositivo es adecuado para procesos estándar de montaje superficial.Soldadura por Reflujo:
• La temperatura máxima pico de soldadura es de 260°C, según el estándar IPC/JEDEC J-STD-020 para ensamblajes sin plomo. El dispositivo no debe estar expuesto a esta temperatura por más de 10 segundos.Almacenamiento:
• Almacene en un ambiente seco y antiestático dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado de -55°C a +125°C.Precauciones ESD:

Deben observarse las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante la manipulación, como con todos los dispositivos semiconductores.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

El EL060L se posiciona en el mercado como un aislador digital de alta velocidad de propósito general. Sus diferenciadores clave son la combinación de velocidad de 10Mbit/s, compatibilidad con doble alimentación 3.3V/5V y la inclusión de una función de habilitación/strobe en un paquete SOP-8 estándar. En comparación con fotocopladores más simples de 4 pines, ofrece el control adicional del pin de habilitación. Comparado con nuevos CI aisladores digitales especializados basados en acoplamiento capacitivo o magnético, ofrece la fiabilidad probada, alto CMTI y simplicidad de la tecnología de optoacoplador, a menudo a un costo menor para aplicaciones que no requieren velocidades extremas (>>10Mbit/s).

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)_CC?

P: ¿Puedo usar una alimentación de 5V para V

?_ER: Sí, el dispositivo está diseñado para operación con doble alimentación de 3.3V y 5V. Asegúrese de que la tensión nominal del condensador de desacoplo sea suficiente para 5V.

P: ¿Se necesita una resistencia pull-up externa en el pin de Habilitación (V

)?

R: No. El dispositivo incorpora una resistencia pull-up interna, como se indica en la hoja de datos.

P: ¿Cuál es el propósito del pin de habilitación?_INR: Permite forzar la salida a alto, deshabilitando efectivamente la ruta de la señal. Esto es útil para poner una interfaz de bus en un estado de alta impedancia, implementar modos de ahorro de energía o multiplexar múltiples salidas de aisladores.

P: ¿Cómo calculo la resistencia en serie de entrada (R_IN)?_{R: R}= (V_FDRIVE_F- V_{) / I}. Use V_FF(máx)_Fa la temperatura de operación más baja para un diseño conservador y asegurar que se cumple la I_Fmínima. Por ejemplo, con una excitación de 5V, V_IN=1.8V, e I

=7.5mA: R

= (5 - 1.8) / 0.0075 ≈ 427Ω. Use el valor estándar más cercano (ej., 430Ω).