EL06XX श्रृंखला 8-पिन SOP हाई-स्पीड 10Mbit/s लॉजिक गेट फोटोकपलर डेटाशीट - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

EL06XX श्रृंखला उच्च-प्रदर्शन, हाई-स्पीड लॉजिक गेट फोटोकपलर्स (ऑप्टो-आइसोलेटर्स) के एक परिवार का प्रतिनिधित्व करती है। ये उपकरण मजबूत विद्युत पृथक्करण और हाई-स्पीड डिजिटल सिग्नल ट्रांसमिशन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। प्रत्येक यूनिट एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) को एक लॉजिक गेट आउटपुट वाले हाई-स्पीड एकीकृत फोटोडिटेक्टर से ऑप्टिकली युग्मित करती है। आउटपुट में एक स्ट्रोबेबल फ़ंक्शन होता है, जो नियंत्रित सिग्नल गेटिंग की अनुमति देता है। एक कॉम्पैक्ट 8-पिन स्मॉल आउटलाइन पैकेज (SOP) में पैक किए गए, ये घटक मानक SO8 फुटप्रिंट के अनुरूप हैं, जो उन्हें विश्वसनीय सिग्नल पृथक्करण की आवश्यकता वाले स्थान-सीमित अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

EL06XX श्रृंखला का प्राथमिक लाभ हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन (10 Mbit/s तक) और उत्कृष्ट कॉमन-मोड ट्रांजिएंट इम्युनिटी (CMTI) का संयोजन है, जहाँ EL0611 वेरिएंट न्यूनतम 10 kV/μs प्रदान करता है। यह इसे महत्वपूर्ण ग्राउंड पोटेंशियल अंतर वाले वातावरण में विद्युत शोर के प्रति असाधारण रूप से प्रतिरोधी बनाता है। ये उपकरण -40°C से 85°C तक के व्यापक तापमान सीमा में काम करने की गारंटी देते हैं, जिसमें 100°C तक का विस्तारित ऑपरेटिंग रेंज शामिल है। इन्हें तेज़, विश्वसनीय डिजिटल पृथक्करण की मांग वाले अनुप्रयोगों जैसे औद्योगिक स्वचालन, संचार इंटरफेस, बिजली आपूर्ति फीडबैक लूप और कंप्यूटर परिधीय इंटरफेस के लिए डिज़ाइन किया गया है, जहाँ ग्राउंड लूप उन्मूलन महत्वपूर्ण है। लॉजिक गेट आउटपुट मानक लॉजिक परिवारों के साथ इंटरफेस डिज़ाइन को सरल बनाता है।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

यह खंड डेटाशीट में निर्दिष्ट प्रमुख विद्युत और प्रदर्शन पैरामीटर का विस्तृत, वस्तुनिष्ठ विश्लेषण प्रदान करता है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

पूर्ण अधिकतम रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। प्रमुख सीमाओं में शामिल हैं: इनपुट LED के लिए अधिकतम फॉरवर्ड करंट (IF) 20 mA; अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (VR) 5 V; एनेबल इनपुट वोल्टेज (VE) जो VCC से 500mV से अधिक नहीं होनी चाहिए, जिसकी पूर्ण अधिकतम सीमा 5.5V है; और आउटपुट करंट (IO) क्षमता 50 mA। पृथक्करण वोल्टेज (VISO) विशिष्ट आर्द्रता स्थितियों (40-60% RH) के तहत परीक्षण किए जाने पर एक मिनट के लिए 3750 Vrms पर रेटेड है। उपकरण 10 सेकंड के लिए 260°C तक के सोल्डरिंग तापमान को सहन कर सकता है। इन रेटिंग के बाहर संचालन की अनुशंसा नहीं की जाती है।

2.2 विद्युत विशेषताएँ

विद्युत विशेषताएँ तालिका निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत गारंटीकृत प्रदर्शन पैरामीटर प्रदान करती है। इनपुट LED के लिए, 10mA के फॉरवर्ड करंट (IF) पर विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) 1.4V है, जिसकी अधिकतम सीमा 1.8V है। यह लगभग -1.8 mV/°C का नकारात्मक तापमान गुणांक प्रदर्शित करता है। आउटपुट साइड पर, विशिष्ट एनेबल और इनपुट स्थितियों के तहत सप्लाई करंट अधिकतम 10 mA (ICCH, आउटपुट हाई) और 13 mA (ICCL, आउटपुट लो) के बीच भिन्न होता है। एनेबल इनपुट में परिभाषित वोल्टेज थ्रेशोल्ड हैं: हाई-लेवल एनेबल वोल्टेज (VEH) न्यूनतम 2.0V और लो-लेवल एनेबल वोल्टेज (VEL) अधिकतम 0.8V।

2.3 स्थानांतरण विशेषताएँ

स्थानांतरण विशेषताएँ इनपुट और आउटपुट स्थितियों के बीच संबंध को परिभाषित करती हैं। प्रमुख पैरामीटर में शामिल हैं: जब आउटपुट को हाई पर फोर्स किया जाता है तो अधिकतम हाई-लेवल आउटपुट करंट (IOH) 100 μA; जब 13mA सिंक कर रहा हो तो अधिकतम लो-लेवल आउटपुट वोल्टेज (VOL) 0.6V; और लोड के तहत लो आउटपुट स्थिति की गारंटी के लिए आवश्यक अधिकतम इनपुट थ्रेशोल्ड करंट (IFT) 5mA। ये पैरामीटर लक्ष्य प्रणाली में उचित लॉजिक लेवल अनुवाद और शोर मार्जिन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

2.4 स्विचिंग विशेषताएँ

स्विचिंग प्रदर्शन हाई-स्पीड अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। मानक परीक्षण स्थितियों (VCC=5V, IF=7.5mA, CL=15pF, RL=350Ω) के तहत, प्रोपेगेशन डिले टाइम निर्दिष्ट हैं: आउटपुट लो होने का समय (TPHL) विशिष्ट रूप से 35 ns और अधिकतम 75 ns है; आउटपुट हाई होने का समय (TPLH) विशिष्ट रूप से 45 ns और अधिकतम 75 ns है। पल्स चौड़ाई विरूपण, TPHL और TPLH के बीच का पूर्ण अंतर, विशिष्ट रूप से 10 ns है जिसकी अधिकतम सीमा 35 ns है। आउटपुट राइज टाइम (tr) विशिष्ट रूप से 30 ns (अधिकतम 40 ns) है, और फॉल टाइम (tf) विशिष्ट रूप से 10 ns (अधिकतम 20 ns) है। एनेबल प्रोपेगेशन डिले और भी तेज़ हैं, जहाँ tELH (एनेबल से आउटपुट हाई) विशिष्ट रूप से 30 ns और tEHL (एनेबल से आउटपुट लो) विशिष्ट रूप से 20 ns है।

2.5 कॉमन मोड ट्रांजिएंट इम्युनिटी (CMTI)

CMTI उपकरण की अपने इनपुट और आउटपुट ग्राउंड के बीच तेज़ वोल्टेज ट्रांजिएंट को अस्वीकार करने की क्षमता का माप है। EL06XX श्रृंखला विभिन्न ग्रेड प्रदान करती है: EL0600 में बेसिक CMTI है, EL0601 न्यूनतम 5,000 V/μs प्रदान करता है, और EL0611 मानक परीक्षण (VCM=400Vp-p) के तहत न्यूनतम 10,000 V/μs प्रदान करता है। उल्लेखनीय रूप से, EL0611 डेटाशीट के चित्र 15 में दिखाए गए अनुशंसित ड्राइव सर्किट के साथ उपयोग किए जाने पर 15,000 V/μs प्राप्त करता है। मोटर ड्राइव और स्विचिंग पावर सप्लाई जैसे शोर भरे वातावरण में गलत ट्रिगरिंग को रोकने के लिए उच्च CMTI आवश्यक है।

3. यांत्रिक और पैकेज जानकारी

उपकरण एक मानक 8-पिन स्मॉल आउटलाइन पैकेज (SOP) में रखा गया है। पिन कॉन्फ़िगरेशन इस प्रकार है: पिन 1: कोई कनेक्शन नहीं (NC); पिन 2: इनपुट LED का एनोड (A); पिन 3: इनपुट LED का कैथोड (K); पिन 4: NC; पिन 5: आउटपुट साइड के लिए ग्राउंड (GND); पिन 6: आउटपुट वोल्टेज (Vout); पिन 7: एनेबल इनपुट (VE); पिन 8: आउटपुट साइड के लिए सप्लाई वोल्टेज (VCC)। पैकेज उद्योग-मानक SO8 फुटप्रिंट के अनुरूप है, जो स्वचालित PCB असेंबली प्रक्रियाओं के साथ संगतता सुनिश्चित करता है। डेटाशीट इस बात पर जोर देती है कि स्थिर संचालन के लिए पिन 8 (VCC) और 5 (GND) के बीच एक 0.1μF बाईपास कैपेसिटर जुड़ा होना चाहिए।

4. अनुप्रयोग दिशानिर्देश और डिज़ाइन विचार

4.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• ग्राउंड लूप उन्मूलन और लॉजिक लेवल अनुवाद:विभिन्न ग्राउंड पोटेंशियल वाली प्रणालियों जैसे माइक्रोकंट्रोलर और औद्योगिक सेंसर के बीच, या LSTTL, TTL और 5V CMOS लॉजिक परिवारों के बीच डिजिटल सिग्नल को अलग करना।
• डेटा संचार:लाइन रिसीवर, डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम और डेटा मल्टीप्लेक्सिंग में उपयोग किया जाता है जहाँ विद्युत पृथक्करण शोर युग्मन को रोकता है।
• बिजली आपूर्ति फीडबैक:स्विचिंग पावर सप्लाई में पृथक वोल्टेज फीडबैक प्रदान करना, उच्च गति और विश्वसनीयता के लिए पल्स ट्रांसफार्मर को प्रतिस्थापित करना।
• कंप्यूटर परिधीय इंटरफेस:RS-232, RS-485, या सामान्य-उद्देश्य I/O जैसे इंटरफेस में सिग्नल को अलग करना ताकि संवेदनशील लॉजिक को ट्रांजिएंट से बचाया जा सके।

4.2 डिज़ाइन विचार

• पावर सप्लाई डिकपलिंग:VCC और GND (पिन 8 और 5) के बीच अनिवार्य 0.1μF कैपेसिटर सप्लाई शोर को कम करने और स्थिर हाई-स्पीड स्विचिंग सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• एनेबल पिन का उपयोग:एक्टिव-लो एनेबल इनपुट (VE) आउटपुट गेटिंग के लिए अनुमति देता है। ट्रूथ टेबल इंगित करता है कि जब एनेबल लो (L) होता है, तो आउटपुट को हाई पर फोर्स किया जाता है, भले ही इनपुट स्थिति कुछ भी हो। इसका उपयोग बस विवाद प्रबंधन या बिजली बचत मोड के लिए किया जा सकता है।
• लोड रेसिस्टर चयन:स्विचिंग विशेषताएँ VCC से 350Ω पुल-अप रेसिस्टर के साथ निर्दिष्ट की गई हैं। निर्दिष्ट गति प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन में इस मान पर विचार किया जाना चाहिए।
• CMTI को अधिकतम करना:उच्चतम शोर प्रतिरक्षा (जैसे EL0611) की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, डेटाशीट के चित्र 15 में दिखाए गए समर्पित ड्राइव सर्किट को लागू किया जाना चाहिए। यह सर्किट उच्च कॉमन-मोड तनाव के तहत स्विचिंग प्रदर्शन को अनुकूलित करता है।
• थर्मल प्रबंधन:हालांकि बिजली अपव्यय कम है, लेकिन बिजली अपव्यय (PD=40mW इनपुट, PO=100mW आउटपुट) के लिए अधिकतम रेटिंग का पालन करना और ऑपरेटिंग तापमान को -40°C से 100°C के भीतर रखना दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए आवश्यक है।

5. तकनीकी तुलना और भेदभाव

EL06XX श्रृंखला अपनी विशेषताओं के विशिष्ट मिश्रण के माध्यम से फोटोकपलर बाजार में स्वयं को अलग करती है। बुनियादी पृथक्करण के लिए उपयोग किए जाने वाले धीमे फोटोकपलर्स (अक्सर 1-10 kbit/s रेंज में) के विपरीत, यह श्रृंखला 10 Mbit/s पर वास्तविक हाई-स्पीड डिजिटल पृथक्करण को लक्षित करती है। कुछ अन्य हाई-स्पीड आइसोलेटर्स (जो कैपेसिटिव या चुंबकीय युग्मन का उपयोग कर सकते हैं) की तुलना में, EL06XX जैसे ऑप्टोकपलर अंतर्निहित गैल्वेनिक पृथक्करण प्रदान करते हैं और अक्सर उच्च-वोल्टेज सर्ज के खिलाफ अधिक मजबूत माने जाते हैं। अपने स्वयं के परिवार के भीतर, मुख्य भेदभाव कॉमन मोड ट्रांजिएंट इम्युनिटी (CMTI) है। EL0611, अपनी 10-15 kV/μs रेटिंग के साथ, सबसे मांग वाले औद्योगिक और बिजली रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए स्थित है, जबकि EL0600/EL0601 कम शोर आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों की सेवा करते हैं। एक स्ट्रोबेबल एनेबल फ़ंक्शन का समावेश एक नियंत्रण सुविधा जोड़ता है जो बुनियादी फोटोकपलर्स में हमेशा मौजूद नहीं होती है।

6. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)

प्रश्न: एनेबल (VE) पिन का प्राथमिक उद्देश्य क्या है?

उत्तर: एनेबल पिन आउटपुट के लिए एक गेटिंग फ़ंक्शन प्रदान करता है। जब VE को लो (<0.8V) पर ड्राइव किया जाता है, तो आउटपुट को हाई पर फोर्स किया जाता है, जो इनपुट LED की स्थिति को ओवरराइड कर देता है। यह बस को ट्राई-स्टेट करने या आउटपुट को ज्ञात स्थिति में रखने के लिए उपयोगी है।

प्रश्न: EL0611 के लिए अधिकतम 15,000 V/μs CMTI रेटिंग कैसे प्राप्त करूँ?

उत्तर: 15,000 V/μs रेटिंग बेसिक कनेक्शन के साथ प्राप्त नहीं की जाती है। आपको डेटाशीट के चित्र 15 में अनुशंसित विशिष्ट ड्राइव सर्किट को लागू करना होगा, जिसमें एक बाहरी ट्रांजिस्टर और विशिष्ट बायसिंग शामिल है।

प्रश्न: क्या मैं इनपुट LED को सीधे माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से ड्राइव कर सकता हूँ?

उत्तर: संभवतः, लेकिन आपको श्रृंखला रेसिस्टर की गणना करनी होगी। उदाहरण के लिए, 3.3V GPIO, 1.4V VF, और 10mA के वांछित IF के साथ, आपको R = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω की आवश्यकता होगी। सुनिश्चित करें कि GPIO आवश्यक करंट सोर्स/सिंक कर सकता है और फॉरवर्ड करंट 20mA से अधिक नहीं होता है।

प्रश्न: प्रोपेगेशन डिले (tPLH/tPHL) और एनेबल प्रोपेगेशन डिले (tELH/tEHL) के बीच क्या अंतर है?

उत्तर: प्रोपेगेशन डिले इनपुट LED स्थिति में परिवर्तन से आउटपुट पर संबंधित परिवर्तन तक के समय को मापता है। एनेबल प्रोपेगेशन डिले एनेबल पिन पर परिवर्तन से आउटपुट पर परिवर्तन तक के समय को मापता है, यह मानते हुए कि इनपुट स्थिति पहले से ही उस परिवर्तन का कारण बनने के लिए सेट है। एनेबल डिले आम तौर पर तेज़ होते हैं।

प्रश्न: क्या आउटपुट पर बाहरी पुल-अप रेसिस्टर की आवश्यकता है?

उत्तर: हाँ। आउटपुट एक ओपन-कलेक्टर/ओपन-ड्रेन प्रकार का है। आउटपुट को हाई स्विंग करने के लिए VCC से एक पुल-अप रेसिस्टर (आमतौर पर 350Ω जैसा कि परीक्षण स्थितियों में उपयोग किया जाता है) की आवश्यकता होती है।

7. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण

परिदृश्य: मोटर ड्राइव में पृथक SPI संचार।एक कंट्रोल बोर्ड पर एक माइक्रोकंट्रोलर को SPI के माध्यम से एक उच्च-शक्ति मोटर के पास स्थित ड्राइवर IC को कॉन्फ़िगरेशन डेटा भेजने की आवश्यकता है। मोटर स्विचिंग बड़े ग्राउंड बाउंस और कॉमन-मोड शोर पैदा करती है। SPI क्लॉक (SCK) और चिप सेलेक्ट (CS) सिग्नल को अलग करने के लिए एक EL0611 फोटोकपलर का उपयोग किया जा सकता है। उच्च 10,000+ V/μs CMTI यह सुनिश्चित करता है कि शोर भरे वातावरण के बावजूद डिजिटल सिग्नल बरकरार रहें। एनेबल पिन को लो (सक्षम) से जोड़ा जा सकता है या आवश्यकता पड़ने पर सिग्नल को गेट करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। अनिवार्य 0.1μF डिकपलिंग कैपेसिटर को बोर्ड के पृथक साइड पर फोटोकपलर के VCC और GND पिन के करीब रखा जाना चाहिए। एक 350Ω रेसिस्टर प्रत्येक आउटपुट लाइन को पृथक साइड की 5V सप्लाई से पुल-अप करेगा।

8. संचालन सिद्धांत

मौलिक संचालन सिद्धांत ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पृथक्करण है। इनपुट साइड पर लगाया गया एक विद्युत सिग्नल एक इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (LED) को फॉरवर्ड-बायस करता है, जिससे यह फोटॉन उत्सर्जित करता है। ये फोटॉन एक पारदर्शी इंसुलेटिंग गैप (गैल्वेनिक पृथक्करण प्रदान करते हुए) के पार यात्रा करते हैं और आउटपुट साइड पर एक एकीकृत सर्किट के फोटोसेंसिटिव क्षेत्र पर प्रहार करते हैं। यह IC एक फोटोडायोड शामिल करता है जो प्रकाश को वापस फोटोकरंट में परिवर्तित करता है। इस फोटोकरंट को फिर उसी IC के भीतर एक हाई-स्पीड एम्पलीफायर और लॉजिक गेट सर्किट द्वारा संसाधित किया जाता है ताकि एक साफ, बफर्ड डिजिटल आउटपुट सिग्नल उत्पन्न हो जो इनपुट स्थिति को दर्पण करता है। एनेबल पिन इस आउटपुट लॉजिक स्टेज के लिए एक नियंत्रण इनपुट के रूप में कार्य करता है, जिससे इसे ओवरराइड किया जा सके।

9. उद्योग रुझान और संदर्भ

कई रुझानों द्वारा संचालित, हाई-स्पीड सिग्नल पृथक्करण की मांग लगातार बढ़ रही है। औद्योगिक स्वचालन और औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IIoT) में, विद्युत रूप से शोर भरे वातावरण में नियंत्रकों और सेंसर/एक्चुएटर्स के बीच तेज़ संचार की आवश्यकता है। इलेक्ट्रिक वाहनों और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों को उच्च वोल्टेज और करंट को संभालने वाली बैटरी प्रबंधन और बिजली रूपांतरण प्रणालियों में मजबूत पृथक्करण की आवश्यकता होती है। जबकि कैपेसिटिव (SiO2 बैरियर का उपयोग करके) और चुंबकीय (ट्रांसफार्मर का उपयोग करके) आइसोलेटर्स जैसी वैकल्पिक पृथक्करण तकनीकें गति, एकीकरण घनत्व और दीर्घायु में लाभ प्रदान करती हैं, फोटोकपलर अपने उच्च विद्युतरोधी वोल्टेज, सिद्ध विश्वसनीयता, सरलता और अंतर्निहित शोर प्रतिरक्षा के कारण एक मजबूत स्थिति बनाए रखते हैं। EL06XX श्रृंखला जैसे फोटोकपलर्स के लिए विकास फोकस डेटा दर को और अधिक (10 Mbit/s से परे) बढ़ाने, CMTI रेटिंग में सुधार करने, प्रोपेगेशन डिले और स्क्यू को कम करने और विस्तारित तापमान सीमा पर विश्वसनीयता बढ़ाने पर है, और यह सब वॉल्यूम अनुप्रयोगों के लिए लागत-प्रभावशीलता बनाए रखते हुए।