Fiche technique de la série EL263X - Photocoupleur logique haute vitesse 10 Mbit/s en boîtier DIP 8 broches - 5000 Vrms d'isolement - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série EL263X représente une famille de photocoupleurs (opto-isolateurs) à sortie logique et haute vitesse. Ces dispositifs sont conçus pour fournir un isolement électrique entre les circuits d'entrée et de sortie tout en transmettant des signaux logiques numériques à haute vitesse. La fonction principale est de traduire un niveau logique d'entrée (HAUT/BAS) en un niveau logique de sortie correspondant, mais électriquement isolé.

L'application principale se situe dans les scénarios où l'élimination des boucles de masse, l'immunité au bruit et le changement de niveau de tension sont critiques. Ils sont couramment utilisés comme remplacement des transformateurs d'impulsions dans la transmission de données, offrant une solution à semi-conducteurs, potentiellement plus fiable et compacte.

1.1 Avantages clés et marché cible

La série EL263X est conçue pour les applications exigeant à la fois l'intégrité du signal numérique haute vitesse et un isolement électrique robuste. Ses principaux avantages découlent de ses paramètres techniques spécifiques.

• Transmission de données haute vitesse :Avec un débit de données maximal de 10 Mbit/s et des temps de propagation typiquement autour de 35-40 ns, il convient aux interfaces de communication numérique modernes, aux périphériques informatiques et aux systèmes de multiplexage où la synchronisation est cruciale.
• Immunité au bruit supérieure :Une immunité transitoire en mode commun (CMTI) minimale de 10 kV/µs (pour l'EL2631) garantit un fonctionnement fiable dans des environnements électriquement bruyants, tels que les alimentations à découpage et les entraînements de moteurs, où de grandes pointes de tension rapides sont courantes à travers la barrière d'isolement.
• Haute tension d'isolement :La tension d'isolement de 5000 V_efffournit une barrière de sécurité et de protection solide, adaptée aux systèmes de contrôle industriel, aux équipements médicaux et autres applications nécessitant une isolation renforcée.
• Fonctionnement sur une large plage de température :Les performances sont garanties de -40°C à +85°C, ce qui le rend adapté aux applications automobiles, industrielles et extérieures où des températures extrêmes sont rencontrées.
• Compatibilité avec les portes logiques :La sortie est directement compatible avec les familles logiques standard (LSTTL, TTL, CMOS 5V), simplifiant la conception de l'interface sans nécessiter de circuits tampons supplémentaires.

Le marché cible comprend les concepteurs d'automatisation industrielle, d'alimentations (convertisseurs AC-DC, DC-DC), de systèmes d'acquisition de données, d'interfaces de communication, et tout système électronique où l'isolement galvanique des signaux numériques est nécessaire pour la sécurité, la réduction du bruit ou le changement de niveau.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

La fiche technique fournit des caractéristiques électriques et de commutation complètes. Une interprétation détaillée est essentielle pour une conception de circuit appropriée.

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées, même momentanément. Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Courant direct d'entrée (I_FF) :_F20 mA. La LED infrarouge d'entrée doit être pilotée avec une résistance limitant le courant pour garantir que I
• F_CCreste en dessous de cette valeur.Tension d'alimentation de sortie (V_CCCC
• ) :_O7,0 V. C'est la tension absolue maximale qui peut être appliquée à la broche VCC
• du côté sortie (broche 8)._ISOTension de sortie (VO_{) :}7,0 V. La tension sur les broches de sortie (6, 7) ne doit pas dépasser cette limite.
• Tension d'isolement (V_SOLISO) :

5000 V

eff_Apendant 1 minute. C'est un paramètre de test pour la rigidité diélectrique de la barrière d'isolement entre les sections d'entrée (broches 1-4) et de sortie (broches 5-8).

• Température de soudure (T_FS) :_F260°C pendant 10 secondes. Ceci guide le profil de soudage par refusion, indiquant la température de crête que le boîtier peut supporter._{2.2 Caractéristiques électriques et de transfert}Ces paramètres définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales (T_A = -40°C à 85°C)._FTension directe (V_FF
• ) :_OLTypiquement 1,4V à IF_F=10mA. Ceci est utilisé pour calculer la résistance série d'entrée lorsqu'elle est pilotée par une source de tension (par ex., R_OLlimite
• = (V_FTsource - V_O F) / I
• F_CCH)._CCLTension de sortie à l'état bas (VOL_CCL) :_CCHMaximum 0,6V à I

OL

=5mA et I_CCF_F=13mA. Ceci définit la capacité de la sortie à absorber du courant tout en maintenant une tension logique BAS valide._LCourant de seuil d'entrée (I_LFHL

• ) :_PLHMaximum 5mA. C'est le courant d'entrée requis pour garantir que la sortie commute vers un état logique BAS valide (V_PHLOL ≤ 0,6V). La conception doit utiliser un I_PLHF_PHL nettement supérieur à cela (par ex., 7,5mA ou 10mA comme indiqué dans les conditions de test) pour la marge.
• Courants d'alimentation (ICCH_PHL, I_PLHCCL
• ) :_rLe courant de repos du circuit intégré de sortie. I_fCCL t_r (sortie BAS) est légèrement plus élevé (~14,5mA typ.) que I_fCCH
• (~12,5mA typ.) car le transistor de sortie est actif.2.3 Caractéristiques de commutation

Ces paramètres sont critiques pour l'analyse de la synchronisation dans les circuits haute vitesse. Conditions de test : V

CC

• =5V, IF
• =7,5mA, CL
• =15pF, RL_F=350Ω._ATemps de propagation (t
• PLH, t

PHL

) :

Le temps entre le moment où le courant d'entrée franchit 3,75mA et celui où la tension de sortie franchit 1,5V. t

PHL

• (entrée HAUT-vers-BAS vers sortie BAS-vers-HAUT) est de 35 ns typ., 100 ns max. t
  1. PLH
  2. est de 40 ns typ., 100 ns max. L'asymétrie (5 ns typ.) contribue à la distorsion de largeur d'impulsion.
  3. Distorsion de largeur d'impulsion (PWD) :
  4. |t
  5. PHL
  6. - t_PLH)
  7. |, maximum 35 ns. C'est la différence entre les temps de propagation, qui peut entraîner une différence entre la largeur d'impulsion de sortie et celle d'entrée. C'est crucial dans la transmission d'horloge ou de signaux de synchronisation précis._{Temps de montée/descente (t})
  8. R_CC)
• , tF
• ) :tR (10% à 90%) est de 40 ns typ. t_CCF

(90% à 10%) est de 10 ns typ. Le temps de descente plus rapide est typique des circuits à tirage actif vers le bas.

Immunité transitoire en mode commun (CMTI) :

C'est un paramètre d'isolement clé. L'EL2631 garantit un minimum de 10 000 V/µs (typ. 20 000 V/µs), tandis que l'EL2630 garantit 5 000 V/µs. Il mesure l'immunité de l'état de sortie aux transitoires de tension rapides entre les masses d'entrée et de sortie. Un CMTI élevé empêche les commutations erronées dans des environnements bruyants.

3. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait PDF fourni mentionne "Courbes caractéristiques électro-optiques typiques" à la page 5, les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Typiquement, de telles courbes pour un photocoupleur incluraient :

• Taux de transfert de courant (CTR) en fonction du courant direct :Montre l'efficacité du courant de sortie couplé par rapport au courant de la LED d'entrée, bien que pour une sortie de porte logique, ceci soit interne au circuit intégré.
• Temps de propagation en fonction de la température :Illustre comment les paramètres de synchronisation du signal varient sur la plage de température de fonctionnement.
• Tension directe en fonction de la température :Montre le coefficient de température négatif (ΔV
• F/ΔT

≈ -1,8 mV/°C), ce qui est important pour la conception d'une commande à courant constant.

• Tension de sortie en fonction du courant de sortie (absorption/fourniture) :Détailerait la capacité du pilote de sortie._FLes concepteurs doivent consulter la fiche technique complète du fabricant pour ces graphiques afin de comprendre les limites de performance et le déclassement._IN4. Informations mécaniques, de conditionnement et d'assemblage_{4.1 Configuration des broches et schéma}Le dispositif est logé dans un boîtier DIP (Dual In-line Package) 8 broches standard._FBrochage :_FAnode 1_FCathode 1
• Cathode 2Anode 2_CCMasse (GND)_OLTension de sortie 2 (V_OL O)
• Tension de sortie 1 (VOUT1)Tension d'alimentation (V
• CC)_{Table de vérité (logique positive) :} isolation.
• Entrée HAUT = Sortie BAS ; Entrée BAS = Sortie HAUT. Les broches d'anode/cathode doubles permettent une connexion flexible de la LED d'entrée.Découplage critique :

Un condensateur céramique de 0,1 µF (ou plus) avec de bonnes caractéristiques haute fréquence

doit

• être connecté entre VCC< (broche 8) et GND (broche 5), placé aussi près que possible des broches du dispositif. Ceci est essentiel pour un fonctionnement stable et pour minimiser le bruit de commutation.
• 4.2 Soudage et manipulationLa caractéristique absolue maximale pour le soudage est de 260°C pendant 10 secondes. Ceci correspond à un profil de refusion standard sans plomb. Pour le soudage à la vague ou manuel, le temps de contact et la température doivent être contrôlés pour éviter d'endommager le boîtier. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation.
• 5. Guide d'application et considérations de conception5.1 Circuits d'application typiques

L'EL263X est polyvalent. Les applications clés incluent :

Isolement d'interface numérique :

Isoler les lignes UART, SPI ou I2C entre un microcontrôleur et un périphérique dans un domaine d'alimentation différent ou un environnement bruyant.

Rétroaction d'alimentation à découpage :_PHLIsoler le signal d'erreur de rétroaction du côté secondaire (sortie) vers le contrôleur côté primaire, fournissant un isolement de sécurité et une immunité au bruit des transitoires de commutation de puissance._PLHCoupeur de boucle de masse dans les lignes de données :

Empêcher les courants de circulation et le bruit dans les liaisons de communication entre des systèmes avec des masses séparées.

Traducteur de niveau logique avec isolement :_CCChanger les niveaux de tension (par ex., 3,3V à 5V) tout en fournissant également un isolement galvanique.

5.2 Considérations de conception critiques

Réglage du courant d'entrée :Choisir IF_F en fonction de la vitesse et de la marge. La condition de test est de 7,5mA. Utiliser 10-16 mA fournit une commutation plus rapide et une meilleure marge de bruit mais augmente la dissipation de puissance. Toujours utiliser une résistance série : R

limite

= (V

PILOTAGE

- VF

) / I

1. F. Se rappeler que V
2. F diminue avec la température._FCharge de sortie :_INLa charge de test est de 350Ω vers V
3. CC. La sortie peut absorber un minimum de 13mA (condition I_CCOL_CC) tout en maintenant V
4. OL ≤ 0,6V. Ne pas dépasser le courant de sortie maximal (I_OL = 50 mA).
5. Découplage de l'alimentation :Le condensateur de découplage de 0,1 µF est

. Son absence peut entraîner des oscillations, des déclenchements erronés ou une dégradation des performances CMTI.

Conception de circuit imprimé pour un CMTI élevé :_CCPour atteindre le CMTI nominal, minimiser la capacité parasite à travers la barrière d'isolement. Maintenir les pistes d'entrée et de sortie physiquement séparées sur le circuit imprimé. Suivre les distances de fuite et d'isolement recommandées par le fabricant pour les 5000 V

eff

.

• Choix entre EL2630 et EL2631 :La différence principale est le CMTI garanti. Utiliser l'EL2631 dans les applications avec un bruit dV/dt extrêmement élevé, comme dans les entraînements de moteurs ou les onduleurs de forte puissance. L'EL2630 convient aux environnements moins exigeants.
• 6. Comparaison et différenciation techniqueComparé aux photocoupleurs standard de série 4N25/4N35 (à sortie transistor), l'EL263X offre des avantages décisifs pour les systèmes numériques :_FVitesse :_CC10 Mbit/s contre typiquement
• 100 kbit/s pour les coupleurs à sortie transistor.Type de sortie :
• La sortie de porte logique avec tirage actif vers le haut et vers le bas fournit des fronts nets et rapides et une compatibilité logique directe, contrairement à la sortie à collecteur ouvert d'un transistor qui nécessite une résistance de tirage externe et est plus lente.CMTI :
• Un CMTI élevé spécifié et garanti (10 kV/µs) est une métrique critique pour la robustesse industrielle, souvent non spécifiée ou beaucoup plus faible dans les coupleurs de base.Comparé à d'autres coupleurs haute vitesse ou isolateurs numériques (basés sur un couplage capacitif ou magnétique), les photocoupleurs comme l'EL263X offrent l'avantage d'être basés sur une technologie optique bien comprise avec une immunité intrinsèque élevée aux champs magnétiques.

7. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres)