Select Language

دیتاشیت فتوكوپلر گیت منطقی سری EL220X - بسته‌بندی 8-پین DIP - سرعت بالا 5Mbd - جریان ورودی پایین 1.6mA - ولتاژ ایزوله 5000Vrms - سند فنی انگلیسی

Complete technical datasheet for the EL220X series high-speed, low-input-current logic gate photocoupler. Features include 5Mbd signal rate, 1kV/μs CMTI, 4.5-20V supply, and 5000Vrms isolation. Includes electrical specs, truth tables, and application notes.
smdled.org | PDF Size: 0.8 MB
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده‌اید
جلد سند PDF - دیتاشیت سری EL220X فوتوکوپلر گیت منطقی - بسته‌بندی DIP 8 پین - سرعت بالا 5 مگابیت بر ثانیه - جریان ورودی پایین 1.6 میلی‌آمپر - ولتاژ ایزولاسیون 5000 ولت RMS - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

سری EL220X خانواده‌ای از فوتوکوپلرهای گیت منطقی (اپتو-ایزولاتور) با عملکرد بالا و سرعت بالا است که برای ایزوله‌سازی سیگنال دیجیتال طراحی شده‌اند. عملکرد اصلی آن، ایجاد ایزولاسیون گالوانیکی بین مدارهای ورودی و خروجی در حین انتقال سیگنال‌های سطح منطقی با وفاداری و سرعت بالا است. این دستگاه یک دیود مادون قرمز منتشرکننده را که به صورت نوری به یک فوتودتکتور مجتمع پرسرعت با مرحله خروجی گیت منطقی کوپل شده، یکپارچه می‌کند. این محصول در بسته‌بندی استاندارد 8-پین Dual In-line Package (DIP) ارائه می‌شود و همچنین در انواع Surface-Mount Device (SMD) نیز موجود است.

مزیت اصلی این سری در ترکیب سرعت بالا و نیاز به جریان ورودی پایین آن نهفته است. این محصول برای جایگزینی ترانسفورماتورهای پالس و سایر روش‌های ایزوله‌سازی در رابط‌های دیجیتال پرکاربرد طراحی شده است و ایمنی نویز برتر، یکپارچه‌سازی طراحی ساده‌تر و عملکرد قابل اعتماد در محدوده وسیعی از دما را ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

فوتوکوپلر EL220X با چند ویژگی کلیدی که حوزه کاربرد آن را تعریف می‌کنند، متمایز می‌شود:

بازارهای هدف شامل اتوماسیون صنعتی، کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLCs)، سیستم‌های اکتساب داده، درایورهای باس ایزوله، ابزار دقیق پزشکی نیازمند ایزوله بیمار، تجهیزات مخابراتی و هر کاربرد نیازمند حذف حلقه زمین یا ایزوله ولتاژ بالا برای سیگنال‌های دیجیتال است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

مشخصات الکتریکی و انتقالی سری EL220X تحت شرایط TA = 40- درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد، VCC = 4.5 ولت تا 20 ولت، و شرایط خاص ورودی/فعال‌سازی تعیین شده‌اند که عملکرد مطمئن را در کل محدوده ذکر شده تضمین می‌کنند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این محدوده‌ها، مرزهای تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. آنها برای کارکرد مداوم نیستند.

2.2 Electrical Characteristics: Input & خروجی

مشخصات ورودی:

خروجی & Supply Characteristics:

2.3 ویژگی‌های انتقال

این پارامترها رفتار انتقال سیگنال از ورودی به خروجی را تعریف می‌کنند.

2.4 ویژگی‌های سوئیچینگ

این پارامترها عملکرد تایمینگ را تعریف می‌کنند که برای انتقال داده‌های پرسرعت حیاتی است.

3. انواع دستگاه و جداول درستی

سری EL220X شامل انواع خاصی با پیکربندی‌های خروجی متفاوت است.

3.1 EL2200 (خروجی سه‌حالته)

EL2200 دارای یک خروجی سه‌حالته (تری‌استیت) است. این ویژگی امکان اتصال چندین دستگاه به یک گذرگاه داده مشترک را بدون تداخل فراهم می‌کند. خروجی می‌تواند در حالت منطقی High، منطقی Low، یا حالت امپدانس بالا (Z) باشد. حالت امپدانس بالا توسط یک پایه Enable (E) فعال-کم کنترل می‌شود.

جدول درستی برای EL2200:

ورودی (LED)Enable (E)خروجی
H (روشن)HZ (امپدانس بالا)
L (خاموش)HZ (امپدانس بالا)
H (روشن)LH
L (خاموش)LL

هنگامی که Enable در سطح بالا باشد، خروجی غیرفعال می‌شود (high-Z) صرف نظر از وضعیت ورودی. هنگامی که Enable در سطح پایین باشد، خروجی به طور فعال از وضعیت ورودی (non-inverting) پیروی می‌کند.

3.2 EL2201/EL2202 (خروجی استاندارد)

EL2201 و EL2202 دارای یک خروجی استاندارد و همیشه فعال هستند و پین فعال‌سازی ندارند. وضعیت خروجی مستقیماً از وضعیت ورودی تبعیت می‌کند. تفاوت بین EL2201 و EL2202 معمولاً در تطابق کانال به کانال یا سایر انتخاب‌های پارامتری است که در این بخش به تفصیل شرح داده نشده‌اند.

جدول صحت برای EL2201/02:

ورودی (LED)خروجی
H (روشن)H
L (خاموش)L

تابع انتقال غیروارونگر است.

4. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

4.1 مدارهای کاربردی معمول

1. رابط سیستم میکروپروسسور / درایور باس ایزوله: EL2200 برای این کار ایده‌آل است. خروجی چندین EL2200 را می‌توان به یک باس داده میکروپروسسور متصل کرد. پین Enable هر دستگاه توسط یک دیکدر آدرس کنترل می‌شود. تنها دستگاه انتخاب شده باس را راه‌اندازی می‌کند، در حالی که سایر دستگاه‌ها در حالت امپدانس بالا (high-Z) باقی می‌مانند و از تداخل باس جلوگیری می‌کنند.

2. حذف حلقه زمینی در انتقال داده: هنگام ارسال سیگنال‌های دیجیتال (مانند سیگنال‌های کنترل RS-232، RS-485) بین سیستم‌هایی با پتانسیل زمین متفاوت، EL220X اتصال گالوانیک را قطع می‌کند و از جریان‌های حلقه زمینی که باعث نویز و خطا می‌شوند جلوگیری می‌کند. CMTI بالای آن، تغییر پتانسیل زمین را مدیریت می‌کند.

3. جایگزینی ترانسفورماتور پالس: در حلقه‌های فیدبک منبع تغذیه سوئیچینگ یا مدارهای درایو گیت، EL220X می‌تواند جایگزین ترانسفورماتورهای پالس کوچک شود. مزایایی مانند طراحی ساده‌تر (عدم نگرانی از اشباع ترانسفورماتور، درایور ساده‌تر)، پایداری بهتر در دما و هزینه بالقوه کمتر را ارائه می‌دهد.

4.2 ملاحظات طراحی حیاتی

5. مکانیک، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 اطلاعات بسته

دستگاه در یک بسته‌بندی استاندارد DIP 8 پایه قرار دارد. ابعاد دقیق بدنه، فاصله پایه‌ها و صفحه نشیمن باید از نقشه مکانیکی دقیق (که به طور کامل در این گزیده ارائه نشده) به دست آید. نکات کلیدی شامل:

5.2 لحیم‌کاری و جابجایی

6. مقایسه فنی و پرسش‌های متداول

6.1 تمایز از سایر فوتوکوپلرها

سری EL220X از طریق ترکیب خاصی از ویژگی‌ها، خود را در بازار فوتوکوپلرها متمایز می‌کند:

6.2 پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترها)

س: حداکثر نرخ داده‌ای که می‌توانم با این دستگاه به دست آورم چقدر است؟
ج: نرخ سیگنال معمول 5 مگاباود است. حداکثر نرخ داده عملی توسط تاخیرهای انتشار و زمان‌های صعود/سقوط محدود می‌شود. برای یک سیگنال غیربازگشتی به صفر (NRZ)، یک تخمین محافظه‌کارانه برای حداکثر فرکانس 1/(2 * t است.PLH). با استفاده از t معمولPLH 100ns، این نشان‌دهنده حداکثر فرکانس حدود 5 مگاهرتز است که با رتبه‌بندی 5 Mbd مطابقت دارد. برای عملکرد مطمئن، با حداکثر تاخیرهای مشخص‌شده (300ns) طراحی کنید.

س: چگونه از عملکرد سه‌حالته EL2200 استفاده کنم؟
A> Connect the Enable (E) pin to your system's control logic. Drive it high (>\u20092.0V) to place the output in a high-impedance state, effectively disconnecting it from the bus or line. Drive it low (<\u20090.8V) to enable the output, allowing it to actively drive High or Low based on the input LED state. Never leave the pin unconnected.

س: دیتاشیت به "هیسترزیس" اشاره می‌کند. این برای طراحی من چه معنایی دارد؟
ج: هیسترزیس جریان ورودی به این معنی است که جریان مورد نیاز برای روشن کردن خروجی (IFT) کمی بیشتر از جریانی است که در آن خاموش می‌شود. این یک حاشیه نویز ایجاد می‌کند. اگر سیگنال ورودی شما لبه‌های آهسته یا نویز superimposed داشته باشد، هیسترزیس از نوسان یا لرزش خروجی هنگام عبور ورودی از آستانه سوئیچینگ جلوگیری می‌کند و یک انتقال دیجیتال تمیز را تضمین می‌کند.

س: آیا می‌توانم از این دستگاه برای ایزوله کردن سیگنال‌های آنالوگ استفاده کنم؟
ج: خیر، EL220X به طور خاص یک گیت منطقی فوتوکوپلر است. خروجی آن یک سطح منطقی دیجیتال (بالا/پایین/Z) است، نه یک نمایش خطی از جریان LED ورودی. برای جداسازی سیگنال آنالوگ، باید از یک فوتوکوپلر خطی (با خروجی فوتوترانزیستور یا فوتودیود که در ناحیه خطی خود کار می‌کند) یا یک تقویت‌کننده ایزوله استفاده کرد.

7. اصل عملکرد و روندها

7.1 اصل اولیه عملکرد

عملکرد بر اساس تبدیل اپتوالکترونیک است. جریان الکتریکی اعمال شده به سمت ورودی باعث می‌شود یک دیود ساطع‌کننده مادون قرمز (IRED) نور ساطع کند. این نور از یک مانع ایزوله نوری شفاف درون بسته‌بندی عبور می‌کند. در سمت خروجی، یک آشکارساز نوری سیلیکونی (معمولاً یک فوتودیود مجتمع با یک IC شکل‌دهی سیگنال) نور دریافتی را دوباره به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند. این جریان نوری توسط یک مقایسه‌گر پرسرعت یا مدار منطقی با هیسترزیس پردازش می‌شود تا یک سیگنال خروجی دیجیتال تمیز و مصون از نویز تولید کند که حالت منطقی ورودی را تکرار می‌کند. نکته کلیدی این است که سیگنال توسط نور منتقل می‌شود و ایزولاسیون گالوانیکی بین دو مدار الکتریکی را فراهم می‌کند.

7.2 روندهای صنعت

فناوری فتوكوپلر همچنان در حال تحول است. روندهای مرتبط با دستگاه‌هایی مانند EL220X شامل موارد زیر است:

سری EL220X، با مجموعه‌ای متعادل از سرعت، جریان ورودی پایین و جداسازی قوی، جایگاهی تثبیت‌شده در این چشم‌انداز در حال تکامل دارد و کاربردهایی را پشتیبانی می‌کند که محدوده عملکرد خاص آن بهینه است.

LED Specification Terminology

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد فوتوالکتریک

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
کارایی نوری lm/W (لومن بر وات) خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بهره‌وری انرژی بیشتر است. به طور مستقیم درجه بهره‌وری انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری lm (لومن) کل نور ساطع شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که آیا نور به اندازه کافی روشن است.
زاویه دید ° (درجه)، به عنوان مثال، 120° زاویه‌ای که در آن شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر می‌گذارد.
CCT (دمای رنگ) K (کلوین)، مثلاً 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
CRI / Ra بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ توانایی نمایش دقیق رنگ‌های اشیا، Ra≥80 خوب است. بر اصالت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزه‌ها استفاده می‌شود.
SDCM مراحل بیضی مک‌آدام، به عنوان مثال، "5-step" معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواخت‌تر است. اطمینان از یکنواختی رنگ در سراسر یک دسته LED.
طول موج غالب نانومتر (نانومتر)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LED‌های رنگی. تعیین کننده رنگ قرمز، زرد، سبز در LED‌های تک‌رنگ.
توزیع طیفی منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد. بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح Symbol توضیح ساده Design Considerations
Forward Voltage Vf حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مشابه "آستانه شروع". ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع می‌شوند.
جریان مستقیم If مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
حداکثر جریان پالس Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمک‌زدن. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
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 جهش‌های ولتاژ جلوگیری کند.
مقاومت حرارتی Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنک‌کنندگی قوی‌تر دارد.
ایمنی در برابر ESD V (HBM)، به عنوان مثال، 1000V توانایی تحمل تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر است. در فرآیند تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس.

Thermal Management & Reliability

اصطلاح شاخص کلیدی توضیح ساده تأثیر
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی درون تراشه LED. کاهش هر 10 درجه سانتی‌گراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ می‌شود.
کاهش لومن L70 / L80 (ساعت) زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. مستقیماً "طول عمر" LED را تعریف می‌کند.
نگهداشت لومن % (مثلاً 70%) درصد روشنایی حفظ‌شده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک‌آدام میزان تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های نورپردازی تأثیر می‌گذارد.
پیری حرارتی تخریب مواد تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

Packaging & Materials

اصطلاح انواع رایج توضیح ساده Features & Applications
نوع بسته‌بندی EMC, PPA, سرامیک ماده محفظه که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی فراهم می‌کند. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، Flip Chip آرایش الکترود تراشه. Flip Chip: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر YAG، سیلیکات، نیترید تراشه آبی را می‌پوشاند، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل می‌کند و برای تولید نور سفید ترکیب می‌کند. فسفرهای مختلف بر بازده، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر می‌گذارند.
لنز/اپتیک تخت، میکرولنز، TIR ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل می‌کند. زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین می‌کند.

Quality Control & Binning

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
دسته شار نوری کد مثلاً 2G، 2H گروه‌بندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. یکنواختی روشنایی در یک دسته را تضمین می‌کند.
محدوده ولتاژ کد، مثال: 6W، 6X دسته‌بندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تطبیق درایور را تسهیل می‌کند، راندمان سیستم را بهبود می‌بخشد.
محدوده رنگ بیضی 5-گام MacAdam گروه‌بندی بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمواری رنگ درون چراغ.
CCT Bin 2700K, 3000K etc. گروه‌بندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه خود را دارد. پاسخگوی نیازهای CCT صحنه‌های مختلف.

Testing & Certification

اصطلاح استاندارد/آزمون توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمون نگهداری لومن روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. برای تخمین عمر LED (با استفاده از TM-21) استفاده می‌شود.
TM-21 استاندارد تخمین عمر عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80 تخمین می‌زند. پیش‌بینی علمی عمر را ارائه می‌دهد.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمایش نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش می‌دهد. مبنای آزمایش شناخته‌شده در صنعت.
RoHS / REACH گواهی محیط زیستی اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). الزام دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهینامه بهره‌وری انرژی گواهینامه بهره‌وری انرژی و عملکرد برای روشنایی. در تدارکات دولتی و برنامه‌های یارانه‌ای استفاده می‌شود و رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.