Fiche technique du photocoupleur à porte logique EL060L - Boîtier SOP 8 broches - Alimentation double 3,3V/5V - Vitesse 10 Mbit/s - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'EL060L est un photocoupleur (ou opto-isolateur) à porte logique haute vitesse, conçu pour l'isolation fiable de signaux dans les circuits électroniques exigeants. Il combine une diode électroluminescente infrarouge avec un photodétecteur intégré haute vitesse doté d'une sortie à porte logique pouvant être validée. Conditionné dans un boîtier SOP (Small Outline Package) à 8 broches, il est optimisé pour les procédés d'assemblage par technologie de montage en surface (SMT). Sa fonction principale est d'assurer une isolation électrique entre les circuits d'entrée et de sortie, éliminant ainsi les boucles de masse et protégeant les logiques sensibles des surtensions et du bruit.

Avantages principaux :Les points forts de ce composant incluent un débit de transmission de données élevé de 10 mégabits par seconde (Mbit/s), une compatibilité avec des tensions d'alimentation doubles (3,3V et 5V), et une excellente immunité aux transitoires en mode commun (CMTI) d'au moins 10 kV/μs. Il offre une sortie à porte logique capable de piloter jusqu'à 10 charges standard (Fan-out 10). De plus, il atteint une tension d'isolation élevée de 3750 V_effentre ses côtés d'entrée et de sortie, garantissant une protection robuste.

Marché cible et applications :Ce composant est destiné aux applications nécessitant une transmission numérique isolée et rapide. Les cas d'utilisation typiques incluent l'élimination des boucles de masse dans les interfaces de communication, le changement de niveau entre familles logiques (par ex., de LSTTL vers TTL/CMOS), les systèmes de transmission et de multiplexage de données, la rétroaction isolée dans les alimentations à découpage, le remplacement de transformateurs d'impulsions, les interfaces de périphériques informatiques, et la fourniture d'une isolation de masse logique haute vitesse dans les systèmes à signaux mixtes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct d'entrée (I_F) :50 mA maximum. Le dépasser peut détruire la LED infrarouge.
• Tension de validation d'entrée (V_E) :Ne doit pas dépasser V_CCde plus de 500 mV.
• Tension inverse (V_R) :5 V maximum pour la LED d'entrée.
• Tension d'alimentation (V_CC) :7,0 V maximum pour le côté sortie.
• Tension de sortie (V_O) :7,0 V maximum.
• Tension d'isolation (V_ISO) :3750 V_effpendant 1 minute (conditions de test : 40-60% HR, broches 1-4 court-circuitées, broches 5-8 court-circuitées).
• Température de fonctionnement (T_OPR) :-40°C à +85°C.
• Température de soudage (T_SOL) :260°C pendant 10 secondes (profil de refusion).

2.2 Caractéristiques électriques et de transfert

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

Caractéristiques d'entrée :

• Tension directe (V_F) :Typiquement 1,4 V, avec un maximum de 1,8 V pour un courant direct (I_F) de 10 mA.
• Coefficient de température de V_F:Approximativement -1,8 mV/°C, indiquant que V_Fdiminue lorsque la température augmente.
• Capacité d'entrée (C_IN) :Typiquement 60 pF, affectant les exigences de pilotage haute fréquence de l'entrée.

Caractéristiques de sortie et d'alimentation :

• Courant d'alimentation (niveau haut) : I_CCHest typiquement de 5 mA (max 10 mA) lorsque l'entrée est inactive (I_F=0) et la sortie est au niveau haut.
• Courant d'alimentation (niveau bas) : I_CCLest typiquement de 9 mA (max 13 mA) lorsque l'entrée est active (I_F=10 mA) et la sortie est au niveau bas.
• Tensions de validation :La broche de validation (V_E) a un seuil de niveau haut (V_EH) de min 2,0 V et un seuil de niveau bas (V_EL) de max 0,8 V. Une résistance de rappel interne est présente, éliminant le besoin d'une résistance externe.
• Niveaux logiques de sortie :Avec V_CC=3,3 V, la tension de sortie de niveau bas (V_OL) est typiquement de 0,35 V (max 0,6 V) lors d'un courant de puits de 13 mA. La capacité de courant de sortie de niveau haut (I_OH) est spécifiée dans des conditions de test spécifiques.
• Courant de seuil d'entrée (I_FT) :Le courant requis à l'entrée pour garantir une sortie basse valide (V_O=0,6 V) est typiquement de 3 mA (max 5 mA). C'est un paramètre clé pour concevoir le circuit de pilotage d'entrée.

2.3 Caractéristiques de commutation

Ces paramètres définissent les performances temporelles critiques pour la transmission de données haute vitesse (conditions : V_CC=3,3 V, I_F=7,5 mA, C_L=15 pF, R_L=350 Ω).

• Délais de propagation :
  • t_PHL(Haut-vers-Bas) : Typiquement 50 ns, maximum 75 ns.
  • t_PLH(Bas-vers-Haut) : Typiquement 45 ns, maximum 75 ns.
• Distorsion de largeur d'impulsion (PWD) :|t_PHL– t_PLH| est typiquement de 5 ns, maximum 35 ns. Une PWD plus faible est meilleure pour l'intégrité du signal.
• Temps de montée/descente :
  • Temps de montée de sortie (t_r) : Typiquement 50 ns.
  • Temps de descente de sortie (t_f) : Typiquement 10 ns.
• Délais de propagation de la validation :
  • t_EHL(Validation vers Sortie Basse) : Typiquement 15 ns.
  • t_ELH(Validation vers Sortie Haute) : Typiquement 30 ns.
• Immunité aux transitoires en mode commun (CMTI) :Un paramètre critique pour le rejet du bruit dans les systèmes isolés. C_MHet C_MLsont tous deux spécifiés à un minimum de 10 000 V/μs, testés avec une tension de mode commun (V_CM) de 400 V crête à crête.

3. Informations mécaniques et de boîtier

L'EL060L est conditionné dans un boîtier SOP (Small Outline Package) standard à 8 broches.

3.1 Configuration et fonction des broches

• Broche 1 :Non connectée (NC)
• Broche 2 :Anode (A) de la LED infrarouge d'entrée.
• Broche 3 :Cathode (K) de la LED infrarouge d'entrée.
• Broche 4 :Non connectée (NC)
• Broche 5 :Masse (GND) pour le côté sortie.
• Broche 6 :Tension de sortie (V_OUT).
• Broche 7 :Entrée de validation (V_E). Active au niveau haut ; un niveau logique haut (>2,0 V) valide la sortie, un niveau logique bas (<0,8 V) force la sortie au niveau haut (voir la table de vérité).
• Broche 8 :Tension d'alimentation (V_CC) pour le côté sortie (3,3 V ou 5 V).

Note de conception critique :Un condensateur de découplage de 0,1 μF (ou plus) avec de bonnes caractéristiques haute fréquence (céramique ou tantale solide) doit être connecté entre la broche 8 (V_CC) et la broche 5 (GND), placé aussi près que possible des broches du boîtier pour assurer un fonctionnement stable et minimiser le bruit de commutation.

4. Table de vérité et description fonctionnelle

Le composant fonctionne comme une porte logique positive avec une fonction de validation. L'état de sortie dépend du courant d'entrée (LED) et de la tension de la broche de validation.

*Avec la résistance de rappel interne, une broche de validation flottante passe par défaut à l'état logique haut.

En substance, lorsqu'il est validé (V_Ehaut), le photocoupleur agit comme un inverseur : une LED allumée (entrée haute) produit une sortie basse, et une LED éteinte (entrée basse) produit une sortie haute. Lorsqu'il est invalidé (V_Ebas), la sortie est forcée au niveau haut indépendamment de l'état d'entrée, ce qui peut être utile pour le contrôle de bus à trois états ou les modes de mise en veille.

5. Guide d'application et considérations de conception

5.1 Circuits d'application typiques

L'application principale est l'isolation de signaux numériques. Le côté entrée nécessite une résistance limitatrice de courant en série avec la LED pour définir le I_Fsouhaité (par ex., 5-10 mA pour une commutation garantie). Le côté sortie se connecte directement à l'entrée de la porte logique réceptrice. La broche de validation peut être reliée à V_CCsi elle n'est pas utilisée, ou pilotée par un signal de contrôle pour le verrouillage de la sortie.

5.2 Considérations de conception

• Pilotage d'entrée :Assurez-vous que le circuit de pilotage peut fournir un I_Fsuffisant (≥ I_FT) sur toute la plage de température de fonctionnement pour garantir une commutation de sortie correcte. Prenez en compte le coefficient de température négatif de V_F.
• de la LED.Découplage de l'alimentation :_CCLe condensateur de 0,1 μF sur V/GND estobligatoire
• pour un fonctionnement haute vitesse stable et doit être placé près du composant.Considérations de charge :
• La sortie peut piloter jusqu'à 10 entrées logiques standard en parallèle (Fan-out 10). Assurez-vous que la charge capacitive totale sur la broche de sortie ne dépasse pas significativement la condition de test de 15 pF pour éviter de dégrader les temps de montée/descente et les délais de propagation.Conception du PCB :

Maintenez une bonne distance d'isolation entre les côtés d'entrée (zone des broches 1-4) et de sortie (zone des broches 5-8) sur le circuit imprimé pour préserver la tension d'isolation élevée. Suivez les directives de lignes de fuite et de distances d'isolement appropriées aux exigences de tension de l'application.

6. Informations de conformité et de fiabilité

• L'EL060L est conçu et certifié pour une utilisation dans des applications industrielles et commerciales.Conformité environnementale :
• 1500 ppm), sans plomb, et conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses) et aux règlements REACH de l'UE.Approbations de sécurité :
  • Il possède les approbations des principales agences de sécurité internationales :
  • UL (Underwriters Laboratories) et cUL (Dossier n° E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (Dossier n° 40028116)
  SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO (agences de sécurité nordiques)
• Ces approbations indiquent que le composant répond à des normes de sécurité strictes pour l'isolation électrique.Fiabilité :

Les performances sont garanties sur la plage étendue de température industrielle de -40°C à +85°C.

7. Circuits de test et définitions des formes d'onde

• La fiche technique inclut des circuits de test standard pour caractériser les paramètres de commutation.Fig. 12 :_PHLDéfinit le montage de test et les points de mesure pour les délais de propagation (t_PLH, t_r) et les temps de transition de sortie (t_f, t
• ). Les délais sont mesurés entre le point de 3,75 mA sur la forme d'onde du courant d'entrée et le point de 1,5 V sur la forme d'onde de tension de sortie.Fig. 13 :_EHLDéfinit le montage de test pour les délais de propagation de la validation (t_ELH, t
• ), mesurés à partir du point de 1,5 V sur l'entrée de validation.Fig. 14 :_CMIllustre le circuit de test pour l'Immunité aux transitoires en mode commun (CMTI), appliquant une impulsion différentielle haute tension (V

) entre les masses d'entrée et de sortie pour mesurer l'immunité au bruit.

8. Soudage et manipulation

• Le composant est adapté aux procédés d'assemblage standard par montage en surface.Soudage par refusion :
• La température de soudage maximale en crête est de 260°C, conformément à la norme IPC/JEDEC J-STD-020 pour les assemblages sans plomb. Le composant ne doit pas être exposé à cette température pendant plus de 10 secondes.Stockage :
• Conserver dans un environnement sec et antistatique, dans la plage de température de stockage spécifiée de -55°C à +125°C.Précautions ESD :

Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation, comme pour tous les dispositifs à semi-conducteurs.

9. Comparaison et positionnement technique

L'EL060L se positionne sur le marché comme un isolateur numérique haute vitesse à usage général. Ses principaux points de différenciation sont la combinaison d'une vitesse de 10 Mbit/s, d'une compatibilité avec des alimentations doubles 3,3V/5V, et l'inclusion d'une fonction de validation/strobe dans un boîtier SOP-8 standard. Comparé aux photocoupleurs plus simples à 4 broches, il offre le contrôle supplémentaire de la broche de validation. Comparé aux nouveaux circuits intégrés d'isolation numérique spécialisés basés sur un couplage capacitif ou magnétique, il offre la fiabilité éprouvée, une CMTI élevée et la simplicité de la technologie des optocoupleurs, souvent à un coût inférieur pour les applications ne nécessitant pas des vitesses extrêmes (>>10 Mbit/s).

10. Questions fréquemment posées (FAQ)_CC?

Q : Puis-je utiliser une alimentation de 5 V pour V

?_ER : Oui, le composant est conçu pour fonctionner avec des alimentations doubles de 3,3 V et 5 V. Assurez-vous que la tension nominale du condensateur de découplage est suffisante pour 5 V.

Q : Une résistance de rappel externe est-elle nécessaire sur la broche de validation (V

) ?

R : Non. Le composant intègre une résistance de rappel interne, comme indiqué dans la fiche technique.

Q : Quel est le but de la broche de validation ?_INR : Elle permet de forcer la sortie au niveau haut, désactivant effectivement le chemin du signal. Ceci est utile pour mettre une interface de bus dans un état haute impédance, implémenter des modes d'économie d'énergie ou multiplexer les sorties de plusieurs isolateurs.

Q : Comment calculer la résistance série d'entrée (R_IN) ?_{R : R}= (V_FPILOTAGE_F- V_{) / I}. Utilisez V_FF(max)_Fà la température de fonctionnement la plus basse pour une conception conservatrice afin de garantir que le I_Fminimum est atteint. Par exemple, avec un pilotage à 5 V, V_IN=1,8 V, et I

=7,5 mA : R

= (5 - 1,8) / 0,0075 ≈ 427 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (par ex., 430 Ω).