Fiche technique du couplage optique à phototransistor EL101XH-G - Boîtier SOP 4 broches - Distance de fuite 8mm - Tension d'isolement 5000Vrms - Sans halogène - Document technique en chinois simplifié

1. Présentation du produit

La série EL101XH-G est une gamme de photocoupleurs (optocoupleurs) à phototransistor haute performance, conçus pour assurer une isolation de signal fiable dans des applications électroniques exigeantes. Ces dispositifs sont conçus pour fournir une barrière d'isolation électrique robuste entre les circuits d'entrée et de sortie, empêchant la propagation des boucles de masse, des pointes de tension et du bruit entre différentes parties du système. Sa fonction centrale est réalisée par le couplage optique d'une diode électroluminescente infrarouge avec un détecteur à phototransistor au silicium, tous les éléments étant encapsulés dans un boîtier compact à 4 broches de type SOP (Small Outline Package).

Une caractéristique distinctive clé de cette série estDistance de fuite longue de 8 mm, ce qui améliore considérablement la sécurité et la fiabilité des applications nécessitant une haute tension d'isolement. Cette conception combine5000 V_{valeur efficace}Tension d'isolementvaleurs nominales, ce qui rend la série adaptée aux systèmes de contrôle industriels, aux alimentations et aux appareils électriques, où la sécurité des utilisateurs et la protection des équipements sont primordiales. Le dispositif utilise égalementSans halogèneFabrication du procédé, en limitant la teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) pour se conformer aux réglementations environnementales.

La série EL101XH-G cible un large éventail de marchés, couvrant l'automatisation industrielle, les télécommunications, les instruments de mesure et les appareils électroménagers. Les applications typiques incluent l'isolation dans les modules d'E/S des contrôleurs logiques programmables (PLC), la transmission de signaux dans les équipements de télécommunication, l'isolation d'interface dans les instruments de mesure, ainsi que l'isolation de sécurité dans les appareils ménagers tels que les ventilateurs et les chauffages.

2. Détails des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent être causés au dispositif. Le fonctionnement à ou au-delà de ces limites n'est pas garanti.

• Courant d'entrée direct (I_F)) : 50 mA (continu). C'est le courant continu maximal pouvant traverser la LED infrarouge d'entrée.
• Courant direct de crête (I_FP)) : 1 A (impulsion de 1 µs). Cette spécification est cruciale pour résister aux surintensités transitoires lors des événements de commutation.
• Tension inverse d'entrée (V_R)) : 6 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la LED.
• Tension collecteur-émetteur de sortie (V_CEO)) : 80 V. C'est la tension maximale que le collecteur du phototransistor peut supporter par rapport à son émetteur lorsque la base (commandée par la lumière) est en circuit ouvert.
• Dissipation totale (P_TOT)) : 250 mW. C'est la puissance totale maximale que l'ensemble du dispositif peut dissiper, limitant le produit du courant/tension d'entrée par le courant/tension de sortie.
• Tension d'isolement (V_ISO)) : 5000 V_{valeur efficace}, d'une durée de 1 minute. Ce paramètre de sécurité critique est testé avec les broches 1 et 2 court-circuitées et les broches 3 et 4 court-circuitées, en appliquant une haute tension entre ces deux groupes.
• Température de fonctionnement (T_OPR)) : -55°C à +125°C. Cette large plage garantit la fonctionnalité dans des environnements industriels et automobiles rigoureux.
• Température de soudage (T_SOL)) : 260°C pendant 10 secondes. Cela guide le processus de soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques optoélectroniques

Ces paramètres définissent les performances du dispositif dans les conditions normales de fonctionnement (sauf indication contraire, T_a= 25°C).

2.2.1 Caractéristiques d'entrée (côté LED)

• Tension directe (V_F)) : Valeur typique 1,2 V, maximum 1,4 V à I_F= 10 mA. Utilisé pour calculer la résistance de limitation de courant requise.
• Courant inverse (I_R)) : À V_RMaximum de 10 µA à V = 6V, indiquant une bonne caractéristique de fuite de la diode.
• Capacité d'entrée (C_in)) : Valeur typique de 50 pF. Cela affecte les performances de commutation haute fréquence du côté entrée.

2.2.2 Caractéristiques de sortie (côté phototransistor)

• Courant d'obscurité collecteur-émetteur (I_CEO)) : À V_CE= 48V, I_F= 0mA, maximum 200 nA. Il s'agit du courant de fuite lorsque la LED est éteinte, important pour l'intégrité du signal à l'état bloqué.
• Tension de claquage collecteur-émetteur (BV_CEO)) : Minimum 80V à I_C= 0.1mA, confirmant la capacité haute tension.
• Tension de saturation collecteur-émetteur (V_CE(sat))) : Minimum 80V à I_F= 10mA, I_C= 1mA, maximum 0.3V. Une faible tension de saturation est souhaitable lorsque la sortie est utilisée comme interrupteur en état "passant".

2.2.3 Caractéristiques de transmission

Ces paramètres définissent l'efficacité et la vitesse de couplage entre l'entrée et la sortie.

• Current Transfer Ratio (CTR): Il s'agit de l'indicateur de performance clé, défini comme le rapport (I_C=5V, I_F=5mA) dans des conditions spécifiées (V_CE/ I_F) * 100%. La série EL101XH-G propose plusieurs niveaux de CTR :
  • EL1010H: 50% à 600% (large plage)
  • EL1011H: 100 % à 200 %
  • EL1017H: 80 % à 160 %
  • EL1018H: 130% à 260%
  • EL1019H200% à 400%
  Un CTR plus élevé permet d'utiliser un courant d'entrée LED plus faible pour obtenir le même courant de sortie, améliorant ainsi l'efficacité de l'alimentation.
• Résistance d'isolement (R_IO)) : Minimum 5 x 10¹⁰Ω. Cette valeur de résistance extrêmement élevée confirme la qualité du matériau isolant interne.
• Capacité flottante (C_IO)) : 1,0 pF maximum. Cette faible capacité inter-broches est essentielle pour atteindre une haute immunité transitoire en mode commun (CMTI) dans des environnements bruyants.
• Temps de commutation: Conditions de test : V_CE=5V, I_C=5mA, R_L=100 Ω.
  • Temps de montée (t_on) : valeur typique 12 µs.
  • Temps de coupure (t_off) : valeur typique 10 µs.
  • Temps de montée (t_r) et le temps de descente (t_f) : maximum 18 µs chacun.
  Ces vitesses conviennent à l'isolation de signaux numériques à fréquence moyenne (dizaines de kHz).

3. Description du système de classification

La série EL101XH-G utiliseSystème de classement basé sur le CTR, c'est la principale différence entre les différents modèles. Le modèle EL101XLe "X" dans H-G indique le grade CTR (0, 1, 7, 8, 9). Chaque grade correspond à des plages minimale et typique spécifiques de CTR, comme détaillé dans la section 2.2.3. Cela permet aux concepteurs de choisir un dispositif avec le gain exact requis pour leur application. Choisir un grade CTR plus élevé (par exemple EL1019H) peut réduire le courant d'entraînement requis pour la LED d'entrée, diminuant ainsi la consommation d'énergie et la dissipation thermique. À l'inverse, pour les applications disposant d'un courant d'entraînement suffisant, un grade CTR inférieur peut être adéquat.

4. Analyse de la courbe de performance

Bien que le PDF indique la présence d'une "courbe typique des caractéristiques photodélectriques", aucun graphique spécifique n'est fourni dans le contenu textuel. Généralement, ce type de datasheet comprend des courbes illustrant les relations suivantes :

• CTR en fonction du courant direct (I_F)): Cette courbe montre comment le rapport de transfert de courant varie en fonction du courant de commande de la LED. Le CTR diminue généralement à des I_Ftrès élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité.
• CTR en fonction de la température ambiante (T_a)): Il s'agit d'une courbe clé pour la conception thermique. Le CTR d'un coupleur à phototransistor présente généralement un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'il diminue avec l'augmentation de la température. Les concepteurs doivent prendre en compte cette dégradation sur toute la plage de températures de fonctionnement.
• Courant de collecteur en fonction de la tension collecteur-émetteur (I_C-V_CE)): Ces courbes de caractéristiques de sortie, tracées pour différents courants d'entrée (I_F), illustrent les zones de fonctionnement du phototransistor (zone de saturation, zone active).
• Tension directe en fonction du courant direct (V_F-I_F)) : Courbe I-V standard d'une LED, utile pour la gestion thermique du côté entrée.

Les concepteurs doivent consulter la fiche technique officielle avec les graphiques pour simuler avec précision le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Configuration des broches

Le boîtier SOP à 4 broches présente la disposition de broches suivante :

1. de la LED infrarouge d'entréeAnode
2. 。de la LED infrarouge d'entrée
3. Cathode。
4. Sortie du phototransistorÉmetteur

。

Sortie du phototransistor

Collecteur

。

Il s'agit de la configuration standard d'un couplage optique à phototransistor.5.2 Dimensions du boîtier et configuration des pastillesLe composant est décrit comme un "SOP compact à 4 broches avec une hauteur de 2,2 mm". Le PDF contient un schéma des "Dimensions du boîtier" et une "Configuration recommandée des plots de soudure pour montage en surface". La configuration des plots de soudure est fournie à titre indicatif uniquement ; la fiche technique recommande explicitement aux concepteurs de modifier les dimensions des plots en fonction de leurs procédés de fabrication de PCB et de leurs exigences thermiques spécifiques. Une conception correcte des plots est essentielle pour une soudure fiable et une résistance mécanique adéquate.

6. Guide de soudage et d'assemblage

Les paramètres clés fournis sont

Température de soudage260°C pendant 10 secondes. Ceci est conforme au profil typique de refusion sans plomb (IPC/JEDEC J-STD-020). Les concepteurs et fabricants doivent s'assurer que le profil de leur four de refusion ne dépasse pas cette durée à cette température pour éviter d'endommager le composé de moulage époxy interne et les connexions par fils. Les procédures de manipulation standard pour les dispositifs sensibles à l'humidité (niveau MSL, non spécifié dans le texte fourni mais à vérifier dans la fiche technique complète) doivent être suivies, y compris le pré-séchage si l'emballage a été exposé à une humidité ambiante supérieure à son niveau nominal.

• 7. Informations sur l'emballage et la commande7.1 Règles de désignation des modèles
• XLe modèle suit le format suivant :
• HEL101X H(Y)- VG
• EL101: Modèle de base.
• V: Niveau CTR (0, 1, 7, 8, 9).
• G: Indique la capacité de fonctionnement à haute température.

(Y)

: Option d'emballage en bande. Peut être TA, TB ou aucun (indiquant un emballage en tube).

: Suffixe optionnel, indiquant la certification de sécurité VDE.

• : Indique une structure sans halogène.Exemple : EL1018H-VG est une version sans halogène avec une certification VDE et un niveau CTR de 8.
• 7.2 Spécifications d'emballageCe dispositif est disponible sous deux formes d'emballage principales :

Tube

: 100 pièces par tube. Options disponibles : version standard ou version avec certification VDE.Emballage en bande

• EL: 3000 unités par bobine. Deux options de sens d'alimentation (TA et TB) sont proposées. Les dimensions de la bande (Ao, Bo, Po, P, etc.) pour la programmation des machines de placement automatique sont détaillées dans la fiche technique.
• 7.3 Identification du dispositifLe dessus du boîtier SOP est marqué du code :
• HEL 101X H Y WW V
• YCode du fabricant.
• WW101X
• VNuméro de composant (X indique le niveau de CTR).

Étiquette de travail à haute température.

Code d'année à 1 chiffre.

Code de semaine à 2 chiffres.

1. Marque optionnelle pour la version certifiée VDE.8. Recommandations d'application_CC8.1 Circuit d'application typique
2. Les optocoupleurs peuvent être utilisés dans deux modes principaux :Commutation numérique/isolation

: La LED d'entrée est pilotée par un signal numérique (par exemple, provenant d'une GPIO de microcontrôleur). La sortie du phototransistor agit comme un interrupteur, tirant la ligne à la masse ou à V via une résistance de rappel.

• . Les spécifications de temps de commutation déterminent le débit de données maximal.Isolation de signaux linéairesEn faisant fonctionner le phototransistor dans la zone de gain (zone non saturée), il peut être utilisé pour transmettre des signaux analogiques. Cependant, la non-linéarité du CTR et sa variation avec la température rendent la tâche difficile sans circuit de compensation supplémentaire. Pour de telles applications, l'utilisation d'un optocoupleur linéaire dédié est plus courante.8.2 Considérations de conception_FLimitation du courant d'entrée_：Toujours_{Une résistance externe est nécessaire en série avec la LED d'entrée pour définir le courant direct (I}). Calcul de R_Flimit_F= (V_Fdrive
• - V) / I
• Assurez-vous que I_L)ne dépasse pas 50 mA DC._LDégradation du CTR avec la température_L: Prenez en compte la diminution du CTR à haute température. Concevez le circuit de manière à ce qu'il fonctionne correctement à la température de fonctionnement maximale, même en utilisant la valeur minimale de CTR de la catégorie sélectionnée.
• Résistance de charge de sortie (R) : La valeur de la résistance de pull-up du collecteur influence la vitesse de commutation, la consommation d'énergie et l'immunité au bruit. Un R

plus petit offre une vitesse de commutation plus rapide mais une consommation de courant plus élevée. R

= 100Ω est la condition de test utilisée pour la caractérisation ; les valeurs pratiques se situent généralement entre 1kΩ et 10kΩ.

• Immunité au bruit：低耦合电容（<1pF）提供了良好的共模抑制。对于非常嘈杂的环境，确保布局干净，接地良好，并考虑在输出侧电源轨之间添加一个小旁路电容（例如0.1µF）。
• 9. Comparaison technique et avantages_{La série EL101XH-G se distingue sur le marché par plusieurs caractéristiques clés :})Longue distance de fuite (8 mm)
• : Comparée aux optocoupleurs SOP standard, cette distance de fuite allongée constitue un avantage significatif pour les applications nécessitant une isolation renforcée ou fonctionnant dans des environnements pollués, car elle réduit le risque de contournement en surface.Haute tension d'isolement (5000 V
• valeur efficaceIl s'agit d'une valeur d'isolement robuste, conçue pour les équipements connectés au secteur industriel (par exemple, systèmes 240V/480V).
• Conforme à la norme sans halogène.Répond aux exigences environnementales et réglementaires de réduction de la teneur en halogènes, ce qui devient de plus en plus important dans l'électronique verte.

Large plage de températures de fonctionnement (-55°C à +125°C).

Elle dépasse la plage commerciale typique (0°C à 70°C), la rendant adaptée aux applications industrielles, automobiles et de qualité militaire.
Certifications de sécurité en attente

La fiche technique indique que les certifications UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO et CQC sont "en attente". Cela indique que le dispositif est conçu pour répondre à ces normes de sécurité internationales strictes.
10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q1 : Quel est le but d'une longue distance de fuite ?
A1 : La distance de fuite est le chemin le plus court le long de la surface de l'encapsulation isolante entre deux parties conductrices (les broches d'entrée et de sortie). Une distance de 8 mm augmente la protection contre les arcs haute tension ou le cheminement le long de la surface du boîtier, en particulier dans des environnements humides ou contaminés, améliorant ainsi la fiabilité et la sécurité à long terme.

Q2 : Comment choisir le bon niveau de CTR ?
A2 : Faites votre choix en fonction du courant d'entraînement disponible et du courant de sortie requis. Si votre microcontrôleur ne peut fournir que 5 mA, optez pour un niveau de CTR élevé (par exemple EL1019H) pour obtenir un courant de sortie suffisant. Si vous disposez d'un courant d'entraînement abondant, un niveau inférieur peut être plus économique. Concevez toujours selon le pire cas (CTR minimum à la température la plus élevée)._{Q3 : Peut-il être utilisé pour l'isolement de signaux alternatifs ?}Q4 : Quelle est la différence entre la tension d'isolement et la tension collecteur-émetteur nominale ?A4 : La tension d'isolement (5000Vvaleur efficace) est l'encapsulationentre l'entrée et la sortie

la rigidité diélectrique. La tension collecteur-émetteur (80V) est la rigidité diélectrique pendant le fonctionnement normal

peut être appliquée aux bornes du transistor de sortie lui-mêmeLa tension maximale. Ce sont des paramètres totalement différents.

11. Étude de cas de conception réelle

1. Scénario :Dans un module PLC industriel, isoler un signal GPIO de microcontrôleur 3,3 V pour commander la bobine d'un relais 24 V sur un domaine d'alimentation indépendant._FÉtapes de conception :_FCôté entrée :_{Le GPIO du MCU est de 3,3 V. Supposons que le I souhaité}soit de 5 mA, le V typique
2. soit de 1,2 V, calculez Rlimit_F= (3,3 V - 1,2 V) / 0,005 A = 420 Ω. Utilisez une résistance standard de 430 Ω.
3. Sélection du CTR :La base du transistor pilotant la bobine du relais nécessite environ 5mA. À I_L=5mA, le CTR minimum requis = (5mA / 5mA)*100% = 100%. Pour garantir le fonctionnement à 125°C (où le CTR est plus faible), sélectionnez un grade avec une marge suffisante. L'EL1018H (CTR minimum 130%) est un bon choix.
4. Côté sortie :Le collecteur du phototransistor est connecté à l'alimentation 24V via une résistance de tirage (R

). L'émetteur est connecté à la base du transistor de commande du relais (un BJT NPN ou la grille d'un MOSFET à canal N). Lorsque la sortie du MCU est à l'état haut, la LED conduit, le phototransistor est saturé, tirant la base vers un potentiel proche de la masse, ce qui désactive le pilote. Lorsque la sortie du MCU est à l'état bas, la LED est éteinte, le phototransistor est bloqué, et une résistance de polarisation séparée tire la base du pilote vers le haut pour activer le relais. Une diode de roue libre est nécessaire aux bornes de la bobine du relais.

Disposition :

Maintenez une séparation physique des pistes d'entrée et de sortie sur le PCB. Placez les condensateurs de découplage à proximité des broches du composant. Suivez la configuration de pastilles recommandée pour une soudure fiable.

1. Cette conception offre une isolation robuste, protégeant le microcontrôleur sensible des transitoires générés par la bobine inductive du relais.12. Principe de fonctionnementUn optocoupleur (ou photocoupleur) est un dispositif qui utilise la lumière pour transmettre un signal électrique entre deux circuits isolés. Dans la série EL101XH-G :Appliqué àLes broches d'entrée (anode et cathode)
2. Le courant fait fonctionner la diode
3. électroluminescente infrarouge (LED) intégréeÉmission de photons.Ces photons se propagent dans le matériau isolant transparent du boîtier (généralement une résine époxy de moulage).Impact des photons.
4. Côté sortie的 Broches.
5. Phototransistor au silicium_Cla région de base._FL'énergie lumineuse génère des paires électron-trou dans la région de base, agissant efficacement comme un courant de base, ce qui entraîne le transistor à fonctionner dans son

Collecteur et émetteur

Conduction entre.

Le courant de collecteur de sortie (I

• ) est proportionnel au courant d'entrée de la LED (I), la constante de proportionnalité étant le rapport de transfert de courant (CTR).
• L'essentiel est que la seule connexion entre l'entrée et la sortie soit un faisceau lumineux, offrant une excellente isolation électrique déterminée par les propriétés de la barrière isolante et la distance interne entre la puce de la LED et celle du phototransistor.13. Tendances du secteur
• Le marché des composants d'isolement tels que les optocoupleurs évolue sous l'impulsion de plusieurs tendances clés :Vitesses et bandes passantes plus élevées :
• La demande croissante d'isolateurs numériques et d'optocoupleurs rapides capables de prendre en charge des protocoles de communication comme USB, CAN FD et Ethernet dans les réseaux isolés pousse les débits de données vers des dizaines et des centaines de Mbps.Intégration :
• La tendance est d'intégrer plusieurs canaux d'isolement dans un seul boîtier, ou de combiner l'isolement avec d'autres fonctions telles que les pilotes de grille pour MOSFET/IGBT de puissance.Normes renforcées en matière de sécurité et de fiabilité :

Dans les secteurs industriel, automobile (ISO 26262) et des dispositifs médicaux, la réglementation se durcit continuellement, exigeant des composants des niveaux d'isolement certifiés plus élevés, des distances de fuite/creepage plus importantes et des données de fiabilité éprouvées.