دیتاشیت فتوكوپلر گیت منطقی EL060L - بسته‌بندی SOP-8 پین - تغذیه دوگانه 3.3V/5V - سرعت 10 مگابیت بر ثانیه - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

EL060L یک فتوكوپلر (ایزولاتور نوری) گیت منطقی پرسرعت است که برای ایزولاسیون سیگنال مطمئن در مدارهای الکترونیکی پرچالش طراحی شده است. این قطعه یک دیود مادون قرمز گسیلنده را با یک فوتودتکتور مجتمع پرسرعت که دارای خروجی گیت منطقی قابل استروب است، ترکیب می‌کند. این قطعه در بسته‌بندی SOP-8 پین بسته‌بندی شده و برای فرآیندهای مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) بهینه‌سازی شده است. عملکرد اصلی آن ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین مدارهای ورودی و خروجی، حذف حلقه‌های زمینی و محافظت از منطق حساس در برابر اسپایک‌های ولتاژ و نویز است.

مزایای اصلی:قابلیت‌های کلیدی این قطعه شامل نرخ انتقال داده بالا معادل 10 مگابیت بر ثانیه (Mbit/s)، سازگاری با ولتاژ تغذیه دوگانه (3.3V و 5V) و ایمنی عالی در برابر اغتشاش حالت مشترک (CMTI) با حداقل 10kV/μs می‌باشد. این قطعه دارای خروجی گیت منطقی است که قادر به راه‌اندازی تا 10 بار استاندارد (Fan-out 10) است. علاوه بر این، این قطعه به ولتاژ ایزولاسیون بالای 3750 ولت_RMSبین سمت ورودی و خروجی دست می‌یابد که محافظت قوی را تضمین می‌کند.

بازار هدف و کاربردها:این قطعه برای کاربردهایی که نیاز به انتقال سریع و ایزوله سیگنال دیجیتال دارند، هدف‌گیری شده است. موارد استفاده متداول شامل حذف حلقه زمینی در رابط‌های ارتباطی، تغییر سطح بین خانواده‌های منطقی (مانند LSTTL به TTL/CMOS)، سیستم‌های انتقال داده و مالتی‌پلکسینگ، فیدبک ایزوله در منابع تغذیه سوئیچینگ، جایگزینی ترانسفورماتورهای پالس، رابط‌های جانبی کامپیوتر و ایجاد ایزولاسیون زمین منطقی پرسرعت در سیستم‌های سیگنال مختلط می‌باشد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم ورودی (I_F):حداکثر 50 میلی‌آمپر. تجاوز از این مقدار می‌تواند LED مادون قرمز را از بین ببرد.
• ولتاژ ورودی Enable (V_E):نباید بیش از V_CCبه میزان 500mV تجاوز کند.
• ولتاژ معکوس (V_R):حداکثر 5 ولت برای LED ورودی.
• ولتاژ تغذیه (V_CC):حداکثر 7.0 ولت برای سمت خروجی.
• ولتاژ خروجی (V_O):حداکثر 7.0 ولت.
• ولتاژ ایزولاسیون (V_ISO):3750 ولت_RMSبه مدت 1 دقیقه (شرایط تست: رطوبت نسبی 40-60%، پایه‌های 1-4 اتصال کوتاه، پایه‌های 5-8 اتصال کوتاه).
• دمای عملیاتی (T_OPR):40- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (T_SOL):260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه (پروفایل ریفلو).

2.2 مشخصات الکتریکی و انتقال

این پارامترها عملکرد قطعه را تحت شرایط عملیاتی نرمال (T_A= 40- درجه سانتی‌گراد تا 85 درجه سانتی‌گراد) تعریف می‌کنند.

مشخصات ورودی:

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 1.4V، با حداکثر 1.8V در جریان مستقیم (I_F) برابر 10mA.
• ضریب دمایی V_F:تقریباً 1.8- mV/°C، که نشان می‌دهد V_Fبا افزایش دما کاهش می‌یابد.
• ظرفیت خازنی ورودی (C_IN):معمولاً 60 pF، که بر نیازهای راه‌اندازی فرکانس بالای ورودی تأثیر می‌گذارد.

مشخصات خروجی و تغذیه:

• جریان تغذیه (سطح High): I_CCHمعمولاً 5mA (حداکثر 10mA) زمانی که ورودی خاموش است (I_F=0) و خروجی در سطح High است.
• جریان تغذیه (سطح Low): I_CCLمعمولاً 9mA (حداکثر 13mA) زمانی که ورودی روشن است (I_F=10mA) و خروجی در سطح Low است.
• ولتاژهای Enable:پایه Enable (V_E) دارای آستانه سطح High (V_EH) حداقل 2.0V و آستانه سطح Low (V_EL) حداکثر 0.8V است. یک مقاومت Pull-up داخلی وجود دارد که نیاز به مقاومت خارجی را حذف می‌کند.
• سطوح منطقی خروجی:با V_CC=3.3V، ولتاژ خروجی سطح Low (V_OL) معمولاً 0.35V (حداکثر 0.6V) زمانی که 13mA را سینک می‌کند. قابلیت جریان خروجی سطح High (I_OH) تحت شرایط تست خاص مشخص شده است.
• جریان آستانه ورودی (I_FT):جریان مورد نیاز در ورودی برای تضمین یک خروجی Low معتبر (V_O=0.6V) معمولاً 3mA (حداکثر 5mA) است. این یک پارامتر کلیدی برای طراحی مدار راه‌انداز ورودی است.

2.3 مشخصات سوئیچینگ

این پارامترها عملکرد تایمینگ را که برای انتقال داده پرسرعت حیاتی است، تعریف می‌کنند (شرایط: V_CC=3.3V، I_F=7.5mA، C_L=15pF، R_L=350Ω).

• تأخیرهای انتشار:
  • t_PHL(High به Low): معمولاً 50ns، حداکثر 75ns.
  • t_PLH(Low به High): معمولاً 45ns، حداکثر 75ns.
• اعوجاج عرض پالس (PWD):|t_PHL– t_PLH| معمولاً 5ns، حداکثر 35ns. PWD پایین‌تر برای یکپارچگی سیگنال بهتر است.
• زمان‌های Rise/Fall:
  • زمان Rise خروجی (t_r): معمولاً 50ns.
  • زمان Fall خروجی (t_f): معمولاً 10ns.
• تأخیرهای انتشار Enable:
  • t_EHL(Enable به خروجی Low): معمولاً 15ns.
  • t_ELH(Enable به خروجی High): معمولاً 30ns.
• ایمنی در برابر اغتشاش حالت مشترک (CMTI):یک پارامتر حیاتی برای رد نویز در سیستم‌های ایزوله. هر دو C_MHو C_MLحداقل 10,000 V/μs مشخص شده‌اند، که با ولتاژ حالت مشترک 400V پیک تا پیک (V_CM) تست شده‌اند.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

EL060L در یک بسته‌بندی استاندارد SOP-8 پین قرار دارد.

3.1 پیکربندی و عملکرد پایه‌ها

• پایه 1:بدون اتصال (NC)
• پایه 2:آند (A) LED مادون قرمز ورودی.
• پایه 3:کاتد (K) LED مادون قرمز ورودی.
• پایه 4:بدون اتصال (NC)
• پایه 5:زمین (GND) برای سمت خروجی.
• پایه 6:ولتاژ خروجی (V_OUT).
• پایه 7:ورودی Enable (V_E). فعال با سطح High؛ یک منطق High (>2.0V) خروجی را فعال می‌کند، یک منطق Low (<0.8V) خروجی را به سطح High می‌برد (جدول درستی را ببینید).
• پایه 8:ولتاژ تغذیه (V_CC) برای سمت خروجی (3.3V یا 5V).

نکته طراحی حیاتی:یک خازن بای‌پس 0.1μF (یا بزرگتر) با مشخصات فرکانس بالا مناسب (سرامیکی یا تانتالیوم جامد) باید بین پایه 8 (V_CC) و پایه 5 (GND) متصل شود، و تا حد امکان نزدیک به پایه‌های بسته‌بندی قرار گیرد تا عملکرد پایدار تضمین شده و نویز سوئیچینگ به حداقل برسد.

4. جدول درستی و شرح عملکرد

این قطعه به عنوان یک گیت منطقی مثبت با قابلیت Enable عمل می‌کند. وضعیت خروجی به جریان ورودی (LED) و ولتاژ پایه Enable بستگی دارد.

*با وجود مقاومت Pull-up داخلی، یک پایه Enable شناور به طور پیش‌فرض در حالت منطقی High قرار می‌گیرد.

در اصل، هنگامی که فعال است (V_Ehigh)، فتوكوپلر به عنوان یک اینورتر عمل می‌کند: یک LED روشن (ورودی high) یک خروجی low تولید می‌کند و یک LED خاموش (ورودی low) یک خروجی high تولید می‌کند. هنگامی که غیرفعال است (V_Elow)، خروجی صرف نظر از وضعیت ورودی به سطح High مجبور می‌شود، که می‌تواند برای قرار دادن یک رابط باس در حالت امپدانس بالا، پیاده‌سازی حالت‌های صرفه‌جویی در توان یا مالتی‌پلکس کردن خروجی‌های چندگانه ایزولاتور مفید باشد.

5. راهنمای کاربرد و ملاحظات طراحی

5.1 مدارهای کاربردی متداول

کاربرد اصلی، ایزولاسیون سیگنال دیجیتال است. سمت ورودی نیاز به یک مقاومت محدودکننده جریان در سری با LED دارد تا I_Fمورد نظر را تنظیم کند (به عنوان مثال، 5-10mA برای سوئیچینگ تضمین شده). سمت خروجی مستقیماً به ورودی گیت منطقی گیرنده متصل می‌شود. پایه Enable در صورت عدم استفاده می‌تواند به V_CCمتصل شود، یا توسط یک سیگنال کنترل برای گیتینگ خروجی راه‌اندازی شود.

5.2 ملاحظات طراحی

• راه‌انداز ورودی:اطمینان حاصل کنید که مدار راه‌انداز می‌تواند I_Fکافی (≥ I_FT) را در محدوده دمای عملیاتی تأمین کند تا سوئیچینگ صحیح خروجی تضمین شود. ضریب دمایی منفی V_F.
• LED را در نظر بگیرید.بای‌پس منبع تغذیه:_CCخازن 0.1μF روی V/GNDاجباری
• برای عملکرد پرسرعت پایدار است و باید نزدیک به قطعه قرار گیرد.ملاحظات بار:
• خروجی می‌تواند تا 10 ورودی منطقی دیجیتال استاندارد (Fan-out 10) را که به صورت موازی متصل شده‌اند، راه‌اندازی کند. اطمینان حاصل کنید که بار خازنی کل روی پایه خروجی به طور قابل توجهی از شرط تست 15pF تجاوز نمی‌کند تا از تخریب زمان‌های rise/fall و تأخیرهای انتشار جلوگیری شود.طرح PCB:

فاصله ایزولاسیون خوبی بین سمت ورودی (ناحیه پایه‌های 1-4) و سمت خروجی (ناحیه پایه‌های 5-8) روی PCB حفظ کنید تا رتبه ولتاژ بالای ایزولاسیون حفظ شود. دستورالعمل‌های فاصله خزشی و فاصله هوایی مناسب برای نیازهای ولتاژ کاربرد را دنبال کنید.

6. اطلاعات مطابقت و قابلیت اطمینان

• EL060L برای استفاده در کاربردهای صنعتی و تجاری طراحی و گواهی شده است.مطابقت محیطی:<این قطعه عاری از هالوژن (Br<900ppm، Cl<900ppm، Br+Cl
• 1500ppm)، بدون سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و مقررات REACH اتحادیه اروپا است.تأییدیه‌های ایمنی:
  • این قطعه دارای تأییدیه از آژانس‌های ایمنی بین‌المللی اصلی است:
  • UL (Underwriters Laboratories) و cUL (شماره پرونده E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (شماره پرونده 40028116)
  SEMKO، NEMKO، DEMKO، FIMKO (آژانس‌های ایمنی نوردیک)
• این تأییدیه‌ها نشان می‌دهد که قطعه با استانداردهای سختگیرانه ایمنی برای ایزولاسیون الکتریکی مطابقت دارد.قابلیت اطمینان:

عملکرد در محدوده دمایی صنعتی گسترده 40- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد تضمین شده است.

7. مدارهای تست و تعاریف شکل موج

• دیتاشیت شامل مدارهای تست استاندارد برای مشخص‌سازی پارامترهای سوئیچینگ است.شکل 12:_PHLتنظیمات تست و نقاط اندازه‌گیری را برای تأخیرهای انتشار (t_PLH، t_r) و زمان‌های گذار خروجی (t_f، t
• ) تعریف می‌کند. تأخیرها بین نقطه 3.75mA روی شکل موج جریان ورودی و نقطه 1.5V روی شکل موج ولتاژ خروجی اندازه‌گیری می‌شوند.شکل 13:_EHLتنظیمات تست را برای تأخیرهای انتشار Enable (t_ELH، t
• ) تعریف می‌کند، که از نقطه 1.5V روی ورودی Enable اندازه‌گیری می‌شود.شکل 14:_CMمدار تست ایمنی در برابر اغتشاش حالت مشترک (CMTI) را نشان می‌دهد، که یک پالس دیفرانسیل ولتاژ بالا (V

) بین زمین‌های ورودی و خروجی اعمال می‌کند تا ایمنی در برابر نویز اندازه‌گیری شود.

8. لحیم‌کاری و جابجایی

• این قطعه برای فرآیندهای مونتاژ استاندارد نصب سطحی مناسب است.لحیم‌کاری ریفلو:
• حداکثر دمای پیک لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد است، مطابق با استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020 برای مونتاژهای بدون سرب. قطعه نباید بیش از 10 ثانیه در معرض این دما قرار گیرد.ذخیره‌سازی:
• در یک محیط خشک و ضد استاتیک در محدوده دمای ذخیره‌سازی مشخص شده 55- درجه سانتی‌گراد تا +125 درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.احتیاط‌های ESD:

احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود، همانند تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی.

9. مقایسه و جایگاه‌بندی فنی

EL060L خود را در بازار به عنوان یک ایزولاتور دیجیتال پرسرعت و همه‌کاره جایگاه‌بندی می‌کند. تمایزهای کلیدی آن ترکیب سرعت 10Mbit/s، سازگاری با تغذیه دوگانه 3.3V/5V و وجود قابلیت Enable/Strobe در یک بسته‌بندی استاندارد SOP-8 است. در مقایسه با فتوكوپلرهای ساده‌تر 4 پین، کنترل اضافی پایه Enable را ارائه می‌دهد. در مقایسه با ICهای ایزولاتور دیجیتال جدیدتر و تخصصی مبتنی بر کوپلینگ خازنی یا مغناطیسی، قابلیت اطمینان اثبات شده، CMTI بالا و سادگی فناوری فتوكوپلر را ارائه می‌دهد، که اغلب برای کاربردهایی که به سرعت‌های بسیار بالا (>>10Mbit/s) نیاز ندارند، با هزینه کمتری همراه است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)_CC?

س: آیا می‌توانم از منبع تغذیه 5V برای V

استفاده کنم؟_Eج: بله، این قطعه برای عملکرد با تغذیه دوگانه 3.3V و 5V طراحی شده است. اطمینان حاصل کنید که ولتاژ مجاز خازن بای‌پس برای 5V کافی است.

س: آیا به مقاومت Pull-up خارجی روی پایه Enable (V

) نیاز است؟

ج: خیر. همانطور که در دیتاشیت ذکر شده، قطعه دارای یک مقاومت Pull-up داخلی است.

س: هدف پایه Enable چیست؟_INج: این پایه اجازه می‌دهد خروجی به سطح High مجبور شود و به طور مؤثر مسیر سیگنال غیرفعال شود. این برای قرار دادن یک رابط باس در حالت امپدانس بالا، پیاده‌سازی حالت‌های صرفه‌جویی در توان یا مالتی‌پلکس کردن خروجی‌های چندگانه ایزولاتور مفید است.

س: چگونه مقاومت سری ورودی (R_IN) را محاسبه کنم؟_{ج: R}= (V_FDRIVE_F- V_{) / I}. برای طراحی محافظه‌کارانه، از V_FF(max)_Fدر پایین‌ترین دمای عملیاتی استفاده کنید تا حداقل I_Fبرآورده شود. به عنوان مثال، با راه‌انداز 5V، V_IN=1.8V و I

=7.5mA: R

= (5 - 1.8) / 0.0075 ≈ 427Ω. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (به عنوان مثال، 430Ω).