Fiche technique EL260L - Photocoupleur logique - Boîtier DIP 8 broches - Alimentation 3,3V/5V - Vitesse 10 Mbit/s - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le EL260L est un photocoupleur logique haute vitesse conçu pour l'isolation de signaux numériques. Il intègre une diode électroluminescente infrarouge couplée optiquement à un photodétecteur intégré haute vitesse avec une sortie logique à validation. Conditionné dans un boîtier double en ligne (DIP) à 8 broches, il est conçu pour fournir une isolation électrique fiable et une intégrité du signal dans des applications exigeantes.

Avantages principaux :Les atouts majeurs du composant incluent sa capacité de transmission de données haute vitesse jusqu'à 10 Mbit/s, une robuste immunité transitoire en mode commun (CMTI) minimale de 10 kV/μs, et une compatibilité double tension d'alimentation (3,3V et 5V). Il garantit des performances sur une large plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C. La sortie logique peut piloter jusqu'à 10 charges standard (Fan-out 10).

Marché cible :Ce composant est destiné aux applications nécessitant une isolation numérique haute vitesse, l'élimination des boucles de masse et une immunité au bruit dans l'automatisation industrielle, les systèmes d'alimentation, les périphériques informatiques et les interfaces de communication.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Les paramètres clés incluent un courant direct maximal (I_F) de 50 mA pour la LED d'entrée, une tension inverse (V_R) de 5 V, et des tensions d'alimentation/de sortie (V_CC, V_O) de 7,0 V. La dissipation totale de puissance du côté entrée est de 45 mW, tandis que le côté sortie peut supporter 85 mW. La tension d'isolation (V_ISO) entre l'entrée et la sortie est nominale à 5000 V_effpendant une minute. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont respectivement de -40°C à +85°C et de -55°C à +125°C. Le composant peut résister à une température de soudure de 260°C pendant 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques

Ces spécifications détaillent les performances du composant dans des conditions de fonctionnement normales (T_A= -40°C à 85°C).

Caractéristiques d'entrée :La tension directe (V_F) mesure typiquement 1,4V à I_F=10mA, avec un maximum de 1,8V. La capacité d'entrée (C_IN) est typiquement de 60 pF.

Caractéristiques de sortie :Le courant d'alimentation varie selon l'état : I_CCH(niveau haut) est typiquement de 7 mA (max 10 mA), et I_CCL(niveau bas) est typiquement de 9 mA (max 13 mA) à V_CC=3,3V. L'entrée de validation possède une résistance de rappel interne, ne nécessitant aucun composant externe. La tension de validation basse (V_EL) est garantie inférieure à 0,8V.

Caractéristiques de transfert :Critiques pour l'opération logique, la tension de sortie basse (V_OL) est typiquement de 0,35V (max 0,6V) lors d'un appel de courant de 13 mA. Le courant de seuil d'entrée (I_FT) pour déclencher une sortie logique basse est typiquement de 2,5 mA (max 5 mA).

2.3 Caractéristiques de commutation

Mesurées à V_CC=3,3V, I_F=7,5mA, avec une charge de R_L=350Ω et C_L=15pF.

Délais de propagation :Le temps de propagation vers la sortie basse (t_PHL) est typiquement de 40 ns (max 75 ns), et vers la sortie haute (t_PLH) est typiquement de 45 ns (max 75 ns). La distorsion de largeur d'impulsion, la différence absolue entre t_PHLet t_PLH, est typiquement de 5 ns (max 35 ns), cruciale pour les applications sensibles au timing.

Temps de transition :Le temps de montée de la sortie (t_r) est typiquement de 40 ns, tandis que le temps de descente (t_f) est typiquement de 10 ns, indiquant une coupure plus rapide.

Temps de validation :Le délai de propagation de la validation vers la sortie basse (t_EHL) est typiquement de 10 ns, et vers la sortie haute (t_ELH) est typiquement de 25 ns.

Immunité transitoire en mode commun (CMTI) :Une métrique d'isolation clé. Le composant garantit un minimum de 10 000 V/μs à la fois pour l'état logique haut (CM_H) et l'état logique bas (CM_L), assurant un fonctionnement fiable dans des environnements bruyants avec des transitoires de tension rapides à travers la barrière d'isolation.

3. Configuration des broches et schéma

La configuration DIP 8 broches est la suivante : Broche 1 (NC), Broche 2 (Anode), Broche 3 (Cathode), Broche 4 (NC), Broche 5 (GND), Broche 6 (V_OUT), Broche 7 (V_E - Validation), Broche 8 (V_CC). Une exigence de conception critique est le placement d'un condensateur de découplage de 0,1μF (ou plus) avec de bonnes caractéristiques haute fréquence entre les broches 8 (V_CC) et 5 (GND), situé aussi près que possible du boîtier pour assurer un fonctionnement stable et minimiser le bruit.

4. Table de vérité et fonction logique

Le composant fonctionne comme une porte logique à validation. La table de vérité (utilisant une logique positive) définit son fonctionnement :

• Entrée (I_F) Haute, Validation (V_E) Haute : Sortie (V_O) = Basse
• Entrée Basse, Validation Haute : Sortie = Haute
• Entrée Haute, Validation Basse : Sortie = Haute
• Entrée Basse, Validation Basse : Sortie = Haute
• Entrée Haute, Validation NC (Non Connecté) : Sortie = Basse
• Entrée Basse, Validation NC : Sortie = Haute

La broche de validation fournit un contrôle de troisième état, permettant de forcer la sortie à l'état haut indépendamment du signal d'entrée lorsque la validation est basse.

5. Informations mécaniques et d'emballage

Le composant est proposé dans un boîtier DIP 8 broches standard. La fiche technique indique une disponibilité en options à espacement large des pattes et en version CMS (Composant Monté en Surface), bien que la variante principale ici soit la version traversante DIP. Des dessins dimensionnels détaillés seraient typiquement inclus dans une fiche technique complète pour guider la conception du PCB et de l'empreinte.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient une température de soudure (T_SOL) de 260°C pendant 10 secondes. C'est un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Les directives IPC standard pour la soudure de composants traversants doivent être suivies. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont recommandées pendant l'assemblage en raison des composants semi-conducteurs sensibles à l'intérieur.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Élimination des boucles de masse & Conversion de niveau logique :Isoler les signaux numériques entre des circuits avec des potentiels de masse différents, comme la conversion de signaux entre les familles logiques LSTTL et TTL/CMOS.
• Transmission de données & Multiplexage :Isolation de données série haute vitesse dans les lignes de communication et isolation de bus de données.
• Alimentations à découpage :Fournir une isolation de rétroaction dans les topologies de convertisseurs à isolation galvanique comme les flyback.
• Remplacement de transformateur d'impulsion :Offrir une alternative à l'état solide, potentiellement plus compacte et fiable, aux transformateurs d'impulsion traditionnels pour l'isolation de signaux.
• Périphérique informatique & Interface industrielle :Isoler les lignes d'E/S numériques dans des environnements industriels bruyants ou pour l'interfaçage avec des moteurs et actionneurs.

7.2 Considérations de conception

• Condensateur de découplage :Le condensateur de 0,1μF entre V_CCet GND est obligatoire pour un fonctionnement haute vitesse stable et doit être placé près des broches.
• Résistance de limitation de courant :Une résistance externe est requise en série avec la LED d'entrée (Anode) pour définir le courant direct (I_F) selon les besoins de l'application (par ex., 7,5mA pour les temps de commutation spécifiés).
• Résistance de charge :Les caractéristiques de sortie sont spécifiées avec une résistance de rappel de 350Ω vers V_CC. Cette valeur doit être utilisée ou ajustée avec soin en fonction du courant de sortie requis et de la vitesse.
• Broche de validation :La résistance de rappel interne sur la broche de validation simplifie la conception. La piloter à l'état bas force la sortie à l'état haut ; la laisser non connectée (NC) la met par défaut à l'état haut, permettant un fonctionnement normal contrôlé uniquement par l'entrée.
• Conception du PCB :Maintenir de bonnes distances d'isolement et de fuite sur le PCB entre les côtés entrée et sortie conformément aux normes de sécurité, même si le composant lui-même fournit la barrière d'isolation principale.

8. Comparaison et différenciation technique

Le EL260L se différencie sur le marché des photocoupleurs par sa combinaison dehaute vitesse (10 Mbit/s)et d'une CMTI exceptionnellement élevée (10 kV/μs). De nombreux photocoupleurs standards fonctionnent à des vitesses inférieures (par ex., 1 Mbit/s) ou ont des indices CMTI plus bas. La compatibilité double alimentation 3,3V/5V offre une flexibilité de conception dans les systèmes modernes à tension mixte. La porte logique intégrée avec fonction de validation et les performances garanties sur une large plage de température en font un choix robuste pour les applications industrielles par rapport aux optocoupleurs à sortie transistor de base.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Quel est le rôle de la broche de validation (V_E) ?

R : La broche de validation fournit un contrôle de troisième état. Lorsqu'elle est pilotée à l'état bas, elle ignore le signal d'entrée et force la sortie à l'état logique haut. Cela peut être utilisé pour la gestion de conflit de bus ou pour désactiver la sortie.

Q : Pourquoi le condensateur de découplage de 0,1μF est-il si critique ?

R : À des vitesses de commutation élevées (10 Mbit/s), des demandes de courant soudaines peuvent provoquer des pointes de tension sur le rail d'alimentation. Le condensateur de découplage local fournit une réserve de charge immédiate, stabilisant V_CCet empêchant les dysfonctionnements ou la génération de bruit.

Q : Comment choisir la valeur de la résistance de limitation de courant d'entrée ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R_LIMITE= (Tension d'alimentation - V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation 5V, V_F~1,4V, et un I_Fsouhaité =10mA : R = (5 - 1,4) / 0,01 = 360Ω. Choisissez une valeur standard comme 360Ω ou 390Ω. Pour une vitesse optimale, utilisez I_F=7,5mA comme indiqué dans les spécifications de commutation.

Q : Puis-je l'utiliser avec une alimentation 5V pour le côté sortie ?

R : Oui, la fiche technique spécifie une compatibilité double tension d'alimentation (3,3V et 5V). Les tableaux de caractéristiques électriques listent souvent les conditions à V_CC=3,3V, mais le composant est conçu pour fonctionner également avec 5V. Vérifiez toujours tous les paramètres à votre tension d'alimentation prévue.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Interface de transmetteur RS-485/RS-422 isolée.Dans un nœud capteur industriel, un microcontrôleur communique avec un transmetteur RS-485 via UART. Pour protéger le microcontrôleur sensible des décalages de masse et des transitoires haute tension sur le long bus RS-485, le EL260L peut être utilisé pour isoler les lignes TX et RX de l'UART. Le côté microcontrôleur (entrée) fonctionne à 3,3V, tandis que le côté transmetteur (sortie) peut fonctionner à 5V. La haute vitesse de 10 Mbit/s gère facilement les débits série standard (par ex., 115200 bauds, 1 Mbaud). La CMTI de 10 kV/μs garantit que l'isolation reste efficace même lors d'événements de bruit électrique sévères sur le bus. La broche de validation pourrait être reliée à une GPIO du microcontrôleur pour désactiver le chemin de communication si nécessaire.

11. Principe de fonctionnement

Le EL260L fonctionne sur le principe du couplage optique. Un courant électrique appliqué au côté entrée (broches 2 & 3) fait émettre de la lumière infrarouge par une Diode Électroluminescente (LED). Cette lumière traverse une barrière d'isolation transparente à l'intérieur du boîtier. Sur le côté sortie, un photodétecteur intégré haute vitesse reconvertit la lumière reçue en un courant électrique. Ce courant est traité par un circuit interne d'amplificateur et de porte logique pour produire un signal de sortie numérique propre et tamponné (sur la broche 6) qui reflète l'état de l'entrée mais en est électriquement isolé. La barrière d'isolation, typiquement faite de résine de moulage ou d'un matériau similaire, fournit l'isolation haute tension (5000 V_eff) entre les deux côtés.

12. Tendances et contexte industriel

La demande pour des isolateurs numériques haute vitesse est tirée par plusieurs tendances : la prolifération de l'IdO industriel et de l'automatisation nécessitant une communication robuste dans des environnements bruyants ; l'adoption de fréquences de commutation plus élevées en électronique de puissance nécessitant une isolation de rétroaction plus rapide ; et la tendance vers une intégration et une fiabilité accrues au niveau système. Des composants comme le EL260L représentent une technologie mature et économique pour l'isolation galvanique. L'industrie observe également une croissance des technologies d'isolation alternatives comme les isolateurs capacitifs et magnétiques (à magnétorésistance géante), qui peuvent offrir des vitesses encore plus élevées, une consommation d'énergie plus faible et une densité d'intégration plus grande. Cependant, les photocoupleurs restent très populaires en raison de leur simplicité, de leur fiabilité éprouvée, de leur CMTI élevée et de leur facilité d'utilisation dans un large éventail d'applications. L'objectif pour les photocoupleurs avancés continue d'être l'augmentation de la vitesse, l'amélioration de l'efficacité énergétique, la réduction de la taille du boîtier et l'amélioration des métriques de fiabilité comme la résistance d'isolement à long terme.