انتخاب زبان

دیتاشیت سری ELS611-G - کوپلر نوری گیت منطقی پرسرعت 10 مگابیت بر ثانیه با بسته‌بندی SDIP 6 پایه

دیتاشیت فنی سری ELS611-G، یک کوپلر نوری گیت منطقی پرسرعت 10 مگابیت بر ثانیه با بسته‌بندی SDIP 6 پایه، دارای ایزولاسیون 5000 ولت RMS، بدون هالوژن و مطابق با RoHS.
smdled.org | PDF Size: 0.7 MB
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده اید
جلد سند PDF - دیتاشیت سری ELS611-G - کوپلر نوری گیت منطقی پرسرعت 10 مگابیت بر ثانیه با بسته‌بندی SDIP 6 پایه

1. مرور کلی محصول

سری ELS611-G نماینده‌ای از خانواده کوپلرهای نوری (اپتو-ایزولاتور) خروجی گیت منطقی پرسرعت است که برای ایزولاسیون سیگنال دیجیتال طراحی شده‌اند. این قطعات یک دیود مادون قرمز گسیل‌کننده نور را که به یک فوتودتکتور مجتمع پرسرعت با خروجی گیت منطقی ذخیره‌پذیر جفت شده، در خود ادغام کرده‌اند. این قطعات در یک بسته‌بندی فشرده Small Dual In-line Package (SDIP) 6 پایه قرار گرفته‌اند و برای جایگزینی ترانسفورماتورهای پالس و حذف قوی حلقه‌های زمینی در محیط‌های الکتریکی پرنویز مهندسی شده‌اند.

عملکرد اصلی، ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین مدارهای ورودی و خروجی، جلوگیری از تشکیل حلقه زمین، اسپایک‌های ولتاژ و انتشار نویز است. خروجی گیت منطقی، انتقال سیگنال دیجیتال تمیزی را تضمین می‌کند که آن را برای واسط‌سازی بین خانواده‌های منطقی یا دامنه‌های ولتاژ مختلف مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی سری ELS611-G شامل قابلیت پرسرعت آن تا 10 مگابیت بر ثانیه است که از پروتکل‌های ارتباط دیجیتال سریع پشتیبانی می‌کند. این قطعات ولتاژ ایزولاسیون بالای 5000 ولت RMS را ارائه می‌دهند که حفاظت عالی برای مدارهای حساس فراهم می‌کند. این قطعات مطابق با الزامات بدون هالوژن (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) هستند، بدون سرب بوده و دستورالعمل‌های RoHS و EU REACH را رعایت می‌کنند. این قطعات تأییدیه‌های آژانس‌های ایمنی بین‌المللی اصلی از جمله UL، cUL، VDE، NEMKO، FIMKO، SEMKO، DEMKO و CQC را دارند که استفاده از آن‌ها را در بازارهای جهانی تسهیل می‌کند.

کاربردهای هدف عمدتاً در اتوماسیون صنعتی، سیستم‌های منبع تغذیه (مانند منابع تغذیه سوئیچینگ برای ایزولاسیون فیدبک)، واسط‌های جانبی کامپیوتر، سیستم‌های انتقال داده، مالتی‌پلکسینگ داده و هر سناریویی که نیاز به ایزولاسیون گالوانیکی قابل اعتماد و پرسرعت برای سیگنال‌های دیجیتال دارد، می‌باشد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر، تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای الکتریکی و عملکردی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. کارکرد مداوم قطعه در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها توصیه نمی‌شود.

2.2 مشخصات الکتریکی

اینها پارامترهای عملکرد تضمین شده تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

2.2.1 مشخصات ورودی (سمت LED)

2.2.2 مشخصات خروجی

2.3 مشخصات سوئیچینگ

این پارامترها، عملکرد تایمینگ کوپلر نوری را تعریف می‌کنند که برای انتقال داده پرسرعت حیاتی است. شرایط آزمایش VCC=5 ولت، IF=7.5 میلی‌آمپر، CL=15 پیکوفاراد، RL=350 اهم است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول ارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند که برای طراحی ضروری می‌باشند:

طراحان باید برای درک مرزهای عملکرد و نیازهای کاهش رتبه برای شرایط کاربرد خاص خود، به نمودارهای کامل دیتاشیت مراجعه کنند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 پیکربندی و عملکرد پایه‌ها

قطعه از بسته‌بندی SDIP 6 پایه استفاده می‌کند. آرایش پایه‌ها به شرح زیر است:

نکته طراحی حیاتی:یک خازن بای‌پس 0.1 میکروفاراد (یا بزرگتر) با مشخصات فرکانس بالا خوب باید بین پایه‌های 6 (VCC) و 4 (GND) متصل شود و تا حد امکان نزدیک به بسته‌بندی قرار گیرد. این برای عملکرد پایدار و دستیابی به عملکرد سوئیچینگ مشخص شده ضروری است.

4.2 ابعاد بسته‌بندی و چیدمان PCB

دیتاشیت، نقشه‌های مکانیکی دقیقی برای بسته‌بندی نوع \"P\" (فرم پایه نصب سطحی) ارائه می‌دهد. ابعاد کلیدی شامل اندازه کلی بدنه بسته، فاصله پایه‌ها و ارتفاع استندآف می‌شود. یک چیدمان پد توصیه شده برای مونتاژ نصب سطحی نیز ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و استحکام مکانیکی حاصل شود. طراحان باید به این دستورالعمل‌های چیدمان پایبند باشند تا از بروز پدیده \"تومب‌ستونینگ\" یا اتصالات لحیم ضعیف جلوگیری کنند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقدار مطلق دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه است. این با پروفیل‌های معمول لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب همخوانی دارد. باید موارد احتیاط زیر رعایت شوند:

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 قانون شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه از فرمت زیر پیروی می‌کند: ELS611X(Y)-VG

مثال: ELS611P(TA)-VG یک قطعه نصب سطحی روی نوار و قرقره TA، دارای تأییدیه VDE و بدون هالوژن است.

6.2 مشخصات بسته‌بندی

قطعه در بسته‌بندی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار موجود است. هر دو گزینه TA و TB حاوی 1000 عدد در هر قرقره هستند. دیتاشیت شامل نمودارهایی است که ابعاد نوار، فاصله جیب‌ها و اندازه قرقره را مشخص می‌کند.

6.3 نشانه‌گذاری قطعه

روی بسته‌بندی کدی نشانه‌گذاری شده است که نشان‌دهنده مبدا ساخت، شماره قطعه و کد تاریخ است. فرمت شامل موارد زیر است: کد کارخانه (\"T\" برای تایوان)، \"EL\" برای سازنده، \"S611\" برای قطعه، یک رقم کد سال، دو رقم کد هفته و \"V\" اختیاری برای VDE.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

کاربرد اصلی، ایزولاسیون سیگنال دیجیتال است. یک مدار معمول شامل موارد زیر است:

  1. سمت ورودی:یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED (پایه‌های 1 و 3) برای تنظیم جریان مستقیم IF. مقدار آن بر اساس ولتاژ درایو و IFمورد نظر (معمولاً بین جریان آستانه IFTو حداکثر رتبه) محاسبه می‌شود. برای عملکرد پرسرعت، یک درایور سریع توصیه می‌شود.
  2. سمت خروجی: VCC(پایه 6) به ولتاژ تغذیه منطقی مورد نظر (تا 7 ولت) متصل می‌شود. پایه 4 (GND) به زمین خروجی متصل می‌شود. پایه خروجی 5 به ورودی منطقی گیرنده متصل می‌شود. بسته به ساختار خروجی داخلی (شماتیک دیتاشیت یک پول‌داون فعال را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده خروجی توتم‌پول است، اما طراحی باید بررسی کند که آیا پول‌آپ مورد نیاز است یا خیر)، ممکن است یک مقاومت پول‌آپ خارجی به VCCنیاز باشد.خازن بای‌پس حیاتی 0.1 میکروفاراد بین VCCو GND اجباری است.

7.2 ملاحظات طراحی

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با کوپلرهای نوری خروجی ترانزیستوری استاندارد، گیت منطقی مجتمع ELS611-G چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد:

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

  1. سوال: حداقل جریان ورودی مورد نیاز برای تضمین سوئیچ پایین خروجی چیست؟

    جواب: پارامتر IFT(جریان آستانه ورودی) تحت شرایط آزمایش (VCC=5.5 ولت، VO=0.6 ولت، IOL=13 میلی‌آمپر) حداکثر مقدار 5 میلی‌آمپر را دارد. برای اطمینان از سوئیچینگ قابل اعتماد تحت همه شرایط، طراحی باید از IFبزرگ‌تر از این مقدار استفاده کند، معمولاً 7.5 تا 10 میلی‌آمپر همانطور که در مشخصات سوئیچینگ نشان داده شده است.
  2. سوال: آیا می‌توانم این قطعه را با منبع تغذیه منطقی 3.3 ولت در خروجی استفاده کنم؟

    جواب: بله، قطعه می‌تواند با VCCبه پایین حداقل ولتاژ مورد نیاز برای عملکرد گیت منطقی داخلی (به صراحت ذکر نشده، اما معمولاً ~2.7 تا 3 ولت برای CMOS) کار کند. سطوح منطقی خروجی نسبت به این VCCخواهند بود. حداکثر VCC، 7.0 ولت است.
  3. سوال: خازن بای‌پس 0.1 میکروفاراد چقدر حیاتی است؟

    جواب: برای عملکرد پایدار و پرسرعت کاملاً حیاتی است. این خازن یک مخزن بار محلی برای جریان‌های سوئیچینگ مرحله خروجی فراهم می‌کند و از افت ریل تغذیه و نوساناتی که می‌توانند باعث خرابی شوند جلوگیری می‌کند.
  4. سوال: \"خروجی ذخیره‌پذیر\" به چه معناست؟

    جواب: احتمالاً به عملکرد لچ یا فلیپ‌فلاپی اشاره دارد که می‌تواند حالت خروجی را نگه دارد. با این حال، جدول درستی در PDF یک عملکرد اینورتر ساده را نشان می‌دهد (ورودی H -> خروجی L، ورودی L -> خروجی H). این اصطلاح ممکن است نشان دهد که خروجی می‌تواند حالت خود را در طول وقفه‌های کوتاه حفظ کند یا مصونیت خوبی در برابر نویز دارد. برای روشن‌سازی باید به شماتیک مراجعه کرد.

10. مثال کاربردی عملی

سناریو: ایزوله کردن سیگنال UART در یک کنترلر صنعتی.

یک میکروکنترلر صنعتی با یک جانبی از طریق UART با نرخ 115200 بیت بر ثانیه ارتباط برقرار می‌کند. جانبی روی یک منبع تغذیه جداگانه با پتانسیل زمین متفاوت کار می‌کند که خطر تشکیل حلقه زمین را ایجاد می‌کند.

پیاده‌سازی:

دو قطعه ELS611-G استفاده می‌شوند، یکی برای خط TX (کنترلر به جانبی) و یکی برای خط RX (جانبی به کنترلر). در ایزولاتور TX، پایه TX میکروکنترلر، LED را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان تنظیم شده روی IF=10 میلی‌آمپر درایو می‌کند. پایه خروجی ایزولاتور به ورودی RX جانبی متصل می‌شود. VCCایزولاتور از ریل 5 ولت یا 3.3 ولت جانبی تأمین می‌شود، با خازن بای‌پس اجباری. این فرآیند برای خط RX معکوس می‌شود. این تنظیمات اتصال زمین را قطع می‌کند، از کوپلینگ نویز جلوگیری می‌کند و میکروکنترلر را در برابر اغتشاشات ولتاژ در سمت جانبی محافظت می‌کند، در حالی که یکپارچگی داده سریال پرسرعت حفظ می‌شود.

11. اصل عملکرد

یک کوپلر نوری بر اساس اصل جفت‌شدگی نوری برای دستیابی به ایزولاسیون الکتریکی عمل می‌کند. در ELS611-G:

  1. یک سیگنال الکتریکی اعمال شده به سمت ورودی باعث می‌شود دیود گسیل‌کننده نور مادون قرمز (LED) نوری متناسب با جریان گسیل کند.
  2. این نور از طریق یک سد ایزولاسیون شفاف (معمولاً یک ترکیب قالب) در داخل بسته‌بندی عبور می‌کند.
  3. در سمت خروجی، یک فوتودیود یا فوتوترانزیستور سیلیکونی نور را تشخیص داده و آن را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند.
  4. این فوتوکرنت کوچک توسط یک مدار مجتمع پرسرعت که شامل یک گیت منطقی (در این مورد، احتمالاً یک اینورتر یا بافر) است، تقویت و پردازش می‌شود. IC یک سیگنال خروجی دیجیتال تمیز ارائه می‌دهد که حالت ورودی را تکرار می‌کند اما از نظر الکتریکی از آن ایزوله شده است.
  5. سد ایزولاسیون استحکام دی‌الکتریک بالا (5000 ولت RMS) را فراهم می‌کند و از جریان یافتن و اختلاف ولتاژ بین دو طرف جلوگیری می‌کند.

12. روندهای فناوری

تکامل کوپلرهای نوری مانند ELS611-G توسط چندین روند کلیدی در الکترونیک هدایت می‌شود:

اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد نوربرقی

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
بازده نوری لومن/وات خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفه‌جویی بیشتر انرژی است. مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری لومن کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه.
زاویه دید درجه، مثل 120 درجه زاویه‌ای که شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر می‌گذارد.
دمای رنگ کلوین، مثل 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
شاخص نمود رنگ بدون واحد، 100-0 توانایی ارائه دقیق رنگ‌های جسم، Ra≥80 خوب است. بر اصالت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزه‌ها استفاده می‌شود.
تلرانس رنگ مراحل بیضی مک‌آدام، مثل "5 مرحله" متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین می‌کند.
طول موج غالب نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تک‌رنگ را تعیین می‌کند.
توزیع طیفی منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت در طول موج‌ها را نشان می‌دهد. بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح نماد توضیح ساده ملاحظات طراحی
ولتاژ مستقیم Vf حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع می‌شوند.
جریان مستقیم If مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین می‌کند.
حداکثر جریان پالس Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده می‌شود. عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود.
ولتاژ معکوس Vr حداکثر ولتاژ معکوسی که LED می‌تواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند.
مقاومت حرارتی Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایین‌تر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قوی‌تر دارد.
مقاومت ESD V (HBM)، مثل 1000V توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیب‌پذیر است. اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس.

مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان

اصطلاح متریک کلیدی توضیح ساده تأثیر
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ می‌شود.
افت لومن L70 / L80 (ساعت) زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف می‌کند.
نگهداری لومن % (مثل 70%) درصد روشنایی باقی‌مانده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک‌آدام درجه تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های روشنایی تأثیر می‌گذارد.
پیری حرارتی تخریب ماده تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

بسته بندی و مواد

اصطلاح انواع رایج توضیح ساده ویژگی‌ها و کاربردها
نوع بسته‌بندی EMC، PPA، سرامیک ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، تراشه معکوس چینش الکترود تراشه. تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر YAG، سیلیکات، نیترید تراشه آبی را می‌پوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل می‌کند، به سفید مخلوط می‌کند. فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر می‌گذارند.
عدسی/اپتیک مسطح، میکروعدسی، TIR ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل می‌کند. زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین می‌کند.

کنترل کیفیت و دسته بندی

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
دسته لومن کد مثل 2G، 2H گروه‌بندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین می‌کند.
دسته ولتاژ کد مثل 6W، 6X گروه‌بندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم.
دسته رنگ بیضی مک‌آدام 5 مرحله‌ای گروه‌بندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری می‌کند.
دسته CCT 2700K، 3000K و غیره گروه‌بندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده می‌کند.

آزمون و گواهینامه

اصطلاح استاندارد/آزمون توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمون نگهداری لومن روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. برای تخمین عمر LED استفاده می‌شود (با TM-21).
TM-21 استاندارد تخمین عمر عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80 تخمین می‌زند. پیش‌بینی علمی عمر ارائه می‌دهد.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش می‌دهد. پایه آزمون شناخته شده صنعت.
RoHS / REACH گواهی محیط زیست اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). شرط دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهی بازده انرژی گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. در خریدهای دولتی، برنامه‌های یارانه استفاده می‌شود، رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.