Scheda Tecnica Serie EL045X EL050X - Fotocoupler Transistor ad Alta Velocità 1Mbit/s in Package SO-8 a 8 Pin - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Le serie EL045X ed EL050X sono fotocoupler (optoisolatori) ad alta velocità con uscita a transistor, progettati per l'isolamento di segnale in circuiti elettronici impegnativi. Ogni dispositivo integra un diodo a emissione di luce infrarossa (LED) accoppiato otticamente a un fototransistor rivelatore ad alta velocità. Una caratteristica architetturale chiave è la connessione separata fornita per la polarizzazione del fotodiodo e per il collettore del transistor di uscita. Questo design migliora significativamente la velocità di commutazione riducendo la capacità base-collettore del transistor di ingresso rispetto ai fotocoupler a fototransistor convenzionali. I dispositivi sono alloggiati in un compatto package Small Outline (SOP) a 8 pin conforme all'impronta standard SO-8, rendendoli adatti per applicazioni con vincoli di spazio.

Il vantaggio principale di questa serie risiede nella combinazione di capacità di trasmissione dati ad alta velocità (fino a 1 Mbit/s) e robusto isolamento elettrico. Offrono un'elevata immunità ai transienti di modo comune (CMTI), in particolare la variante EL0453 che garantisce un minimo di 15 kV/µs, rendendoli ideali per ambienti rumorosi come azionamenti motori e alimentatori a commutazione. La serie è caratterizzata da un'ampia gamma di temperature operative, conformità a standard internazionali di sicurezza e ambientali (UL, cUL, VDE, RoHS, Halogen Free, REACH), ed è disponibile in diversi gradi di rapporto di trasferimento di corrente (CTR) per soddisfare varie esigenze applicative.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile far funzionare il dispositivo continuativamente a o vicino a questi limiti.

• Ingresso (Lato LED):La corrente diretta continua massima (I_F) è 25 mA. Può sopportare una corrente diretta di picco (I_FP) di 50 mA in condizioni impulsive (duty cycle 50%, larghezza impulso 1ms). È consentita una corrente transitoria di picco molto alta (I_Ftrans) di 1A per impulsi molto brevi (≤ 1µs, 300 pps). La tensione inversa massima (V_R) è 5V.
• Uscita (Lato Rivelatore):La corrente di uscita media (I_O(AVG)) non deve superare 8 mA, con un limite di corrente di uscita di picco (I_O(PK)) di 16 mA. La tensione di uscita (V_O) può variare da -0,5V a +20V, e la tensione di alimentazione (V_CC) da -0,5V a +30V.
• Isolamento & Termico:I dispositivi forniscono un'elevata tensione di isolamento (V_ISO) di 3750 V_rms(testata per 1 minuto). L'intervallo di temperatura operativa (T_OPR) è eccezionalmente ampio, da -55°C a +100°C. La temperatura massima di saldatura è 260°C per 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e di Trasferimento

Questi parametri sono garantiti nell'intervallo di temperatura operativa da 0°C a 70°C salvo diversa specificazione.

• Caratteristiche di Ingresso:La tensione diretta tipica (V_F) del LED è 1,45V a una corrente diretta (I_F) di 16 mA, con un massimo di 1,8V. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo di circa -1,9 mV/°C.
• Caratteristiche di Uscita:I parametri chiave includono la Corrente di Uscita a Livello Logico Alto (I_OH), che è molto bassa (livello di dispersione, tipicamente 0,001 µA a V_CC=5,5V), e le correnti di alimentazione negli stati logico basso (I_CCL, ~140 µA) e logico alto (I_CCH, ~0,01 µA).
• Rapporto di Trasferimento di Corrente (CTR):Questo è un parametro critico che definisce l'efficienza dell'optoisolatore. La serie è offerta in diversi gradi CTR:
  • EL0500:CTR min 7%, max 50% (test tipico: I_F=16mA, V_O=0,4V).
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:CTR min 19%, max 50% (test tipico: I_F=16mA, V_O=0,4V).
  È specificato anche un CTR garantito inferiore in condizioni specifiche (es. 5% per EL0500, 15% per gli altri a V_O=0,5V), garantendo la funzionalità in condizioni meno ideali.
• Tensione di Uscita a Livello Logico Basso (V_OL):La tensione massima all'uscita quando il dispositivo è nello stato "ON". È tipicamente 0,18V e garantita al di sotto di 0,4V o 0,5V a seconda della corrente di carico (I_O).

2.3 Caratteristiche di Commutazione

Misurati in condizioni standard (I_F=16mA, V_CC=5V, T_A=0 a 70°C), questi parametri definiscono la velocità del dispositivo.

• Ritardo di Propagazione:
  • EL0500:Il tempo di ritardo di propagazione verso il livello logico basso (t_PHL) e verso il livello logico alto (t_PLH) è massimo 2,0 µs con una resistenza di carico (R_L) di 4,1 kΩ.
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:Commutazione più veloce con t_PHLe t_PLHmassimo 1,0 µs utilizzando una resistenza di carico di 1,9 kΩ.
• Immunità ai Transienti di Modo Comune (CMTI):Misura la capacità del dispositivo di respingere rapidi transienti di tensione tra le sue masse di ingresso e uscita. È un parametro cruciale per l'immunità al rumore nei sistemi isolati.
  • EL0453:Offre prestazioni superiori con una CMTIminima garantitadi 15.000 V/µs a una tensione di modo comune (V_CM) di 1500V picco-picco.
  • EL0500 / EL0501 / EL0452:Hanno una CMTItipicadi 1.000 V/µs a V_CM=10V p-p.
  La CMTI è specificata separatamente per l'uscita mantenuta a livello logico alto (CM_H) e livello logico basso (CM_L).

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettro-ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Rapporto di Trasferimento di Corrente (CTR) vs. Corrente Diretta (I_F):Mostra come l'efficienza cambia con la corrente di pilotaggio del LED, solitamente con un picco a un I_F.
• specifico. CTR vs. Temperatura Ambiente (T_A):Illustra la dipendenza dalla temperatura dell'efficienza di accoppiamento, che generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura.
• Ritardo di Propagazione vs. Resistenza di Carico (R_L):Dimostra come la velocità di commutazione è influenzata dal carico di uscita.
• Tensione Diretta (V_F) vs. Corrente Diretta (I_F):La curva I-V standard per il LED di ingresso.
• Tensione di Saturazione di Uscita vs. Corrente di Uscita:Mostra la relazione tra tensione collettore-emettitore e corrente quando il fototransistor è saturo.

Queste curve sono essenziali per i progettisti per ottimizzare le prestazioni del circuito, selezionare i punti operativi appropriati e comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Configurazione e Funzione dei Pin

Il dispositivo utilizza un package SOP a 8 pin. Ci sono due configurazioni di piedinatura primarie corrispondenti a diversi numeri di parte:

• Per EL0500 / EL0501:
  1. 1. Nessun Collegamento 2. Anodo (LED +) 3. Catodo (LED -) 4. Nessun Collegamento 5. Massa (GND) 6. Uscita (V
  2. ) 7. Tensione di Polarizzazione (V
  ) - Questo pin è chiave per il miglioramento della velocità. 8. Tensione di Alimentazione (V) Per EL0452 / EL0453:1. Nessun Collegamento 2. Anodo (LED +) 3. Catodo (LED -) 4. Nessun Collegamento 5. Massa (GND) 6. Uscita (V) 7. Nessun Collegamento 8. Tensione di Alimentazione (V_OUT)) La presenza del pin V_B(Pin 7) negli EL0500/01 consente la polarizzazione esterna del fotodiodo, che è il meccanismo per ottenere una velocità più elevata. Le varianti EL0452/43 hanno probabilmente questa rete di polarizzazione configurata internamente.5. Linee Guida Applicative_CC)
• 5.1 Circuiti Applicativi Tipici
  1. La scheda tecnica include circuiti di test di riferimento per misurare il tempo di commutazione e l'immunità ai transienti di modo comune (Figure 8 & 9). Questi circuiti servono come guida per l'implementazione:
  2. Circuito di Test del Tempo di Commutazione:
  Tipicamente prevede il pilotaggio del LED di ingresso con un generatore di impulsi attraverso una resistenza limitatrice di corrente. L'uscita è collegata a Vtramite una resistenza di pull-up (R= 4,1kΩ o 1,9kΩ come specificato) e monitorata con un oscilloscopio. Il ritardo di propagazione è misurato tra i punti al 50% delle forme d'onda di ingresso e uscita.Circuito di Test dell'Immunità ai Transienti:_OUT)Prevede l'applicazione di un impulso di modo comune ad alta tensione e rapida salita (V) tra i pin di ingresso cortocircuitati (1-4) e i pin di uscita cortocircuitati (5-8). Lo stato di uscita è monitorato per garantire che non commuti erroneamente a causa del transiente._CC)

5.2 Considerazioni di Progettazione_BLimitazione della Corrente del LED:

Deve essere utilizzata una resistenza esterna in serie con il LED di ingresso per impostare la corrente diretta (I

). Il valore è calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (V

), e alla I

• desiderata (spesso 16 mA per velocità/CTR ottimali).Resistenza di Carico di Uscita (R_CC):_LLa scelta della resistenza di pull-up influisce sulla velocità di commutazione, sul consumo di potenza e sui livelli logici. Una R
• più piccola fornisce tempi di salita più rapidi ma aumenta la dissipazione di potenza quando l'uscita è bassa. La scheda tecnica specifica condizioni di test con R=4,1kΩ per EL0500 e 1,9kΩ per gli altri._CMImmunità al Rumore:

Per applicazioni in ambienti elettricamente rumorosi (azionamenti motori, controlli industriali), selezionare la variante EL0453 per la sua elevata CMTI garantita è fondamentale. Anche un corretto layout del PCB, con tracce corte e condensatori di disaccoppiamento vicini ai pin del dispositivo, è essenziale.

• Degradazione del CTR:Come tutti gli optoisolatori, il CTR di questi dispositivi diminuirà gradualmente nel tempo, specialmente se operati ad alte temperature e alte correnti del LED. La progettazione dovrebbe includere un margine sufficiente per garantire la funzionalità del circuito per tutta la vita utile prevista del prodotto._F6. Confronto Tecnico e Guida alla Scelta_FLe serie EL045X/EL050X offrono una gamma di opzioni studiate per esigenze diverse:_FEL0500 vs. EL0501 / EL0452 / EL0453:
• La differenza principale è il Rapporto di Trasferimento di Corrente (CTR). L'EL0500 ha un CTR minimo inferiore (7% vs. 19%), rendendolo adatto per applicazioni in cui la corrente di pilotaggio in ingresso può essere più alta. Gli altri offrono una sensibilità maggiore._LEL0453 vs. Altri:L'EL0453 si distingue per la sua_Limmunità ai transienti di modo comune minima garantita_Ldi 15 kV/µs. Questo la rende la scelta preferita per applicazioni di isolamento ad alto rumore come anelli di retroazione di alimentatori a commutazione o piloti gate di inverter per azionamenti motori, dove sono comuni picchi di tensione. Le altre varianti specificano una CMTI tipica di 1000 V/µs.
• Configurazione dei Pin:Gli EL0500/01 hanno un pin V
• attivo (7), mentre gli EL0452/43 lo hanno come NC. Ciò riflette differenze architetturali interne per l'ottimizzazione della velocità.Riepilogo della Scelta:

Scegliere EL0453 per la massima immunità al rumore. Scegliere EL0501/EL0452 per una sensibilità più alta e velocità standard. Scegliere EL0500 per applicazioni sensibili al costo dove un CTR inferiore è accettabile e la corrente di pilotaggio non è un vincolo.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

• I dispositivi sono disponibili in diverse opzioni di confezionamento per adattarsi alle esigenze produttive.Confezionamento Standard:
• 100 unità per tubo.Opzioni Nastro e Bobina:Disponibili in tipi di bobina TA o TB, contenenti 2000 unità per bobina. Questo è adatto per l'assemblaggio automatico a montaggio superficiale.Opzione VDE:
• I componenti possono essere ordinati con certificazione VDE (indicata dal suffisso "-V").Numerazione delle Parti:_BIl numero di parte segue il formato: EL050X(Z)-V o EL045X(Z)-V, dove:

X = Numero del dispositivo (0,1 per EL050x; 2,3 per EL045x). Z = Opzione nastro e bobina (TA, TB, o vuoto per tubo). -V = Certificazione VDE opzionale.Esempio: EL0453(TA)-V denota un dispositivo EL0453 in confezionamento nastro e bobina TA con approvazione VDE.

8. Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dell'accoppiamento ottico per l'isolamento elettrico. Un segnale elettrico applicato al lato di ingresso fa sì che il LED a infrarossi emetta luce proporzionale alla corrente. Questa luce attraversa un traferro isolante (tipicamente un dielettrico trasparente) e colpisce il fotorivelatore sul lato di uscita. In questa serie, il rivelatore è un fotodiodo sensibile collegato alla base di un transistor ad alta velocità. Il pin di polarizzazione separato (V

• in alcune varianti) consente di pre-polarizzare il fotodiodo, minimizzandone la capacità di giunzione. Quando la luce colpisce il fotodiodo, genera una corrente che pilota direttamente la base del transistor, accendendolo. Questo design evita la grande capacità di Miller associata alla giunzione base-collettore di un fototransistor standard, consentendo velocità di commutazione molto più elevate—fino a 1 Mbit/s. Il percorso ottico fornisce isolamento galvanico, bloccando alte tensioni (fino a 3750 Vrms
• ) e respingendo il rumore di modo comune tra i circuiti di ingresso e uscita.9. Scenari Applicativi
• Anelli di Retroazione per Alimentatori a Commutazione (SMPS):Forniscono feedback di tensione isolato dal lato secondario al controller primario, richiedendo sia velocità per la stabilità dell'anello che alta CMTI per resistere al rumore di commutazione.
• Isolamento per Inverter di Azionamento Motori:Isolano i segnali di pilotaggio gate per IGBT o MOSFET negli azionamenti a frequenza variabile. L'alta CMTI dell'EL0453 è essenziale qui per prevenire falsi trigger da transienti ad alto dv/dt.
  • Interfacce di Comunicazione Industriali:
  • Agiscono come ricevitori di linea per reti isolate RS-485, CAN o Profibus, proteggendo i circuiti logici sensibili da loop di massa e sovratensioni.
  • Apparecchiature di Telecomunicazione:
  Forniscono isolamento di segnale in schede di linea o moduli di interfaccia.

Sostituzione per Fotocoupler a Fototransistor a Bassa Velocità:

Aggiornano progetti esistenti per ottenere velocità dati più elevate senza cambiare l'impronta sulla scheda (compatibile SO-8)._BControllo per Elettrodomestici:_{Isolano i microcontrollori dell'interfaccia utente dalle sezioni di commutazione di potenza (es. in lavatrici, condizionatori d'aria).}10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza principale tra EL0500 e EL0501?

• R1: La differenza principale è il Rapporto di Trasferimento di Corrente (CTR) minimo garantito. L'EL0500 ha un CTR minimo inferiore (7% in condizioni specificate) rispetto all'EL0501 (19%). Ciò significa che l'EL0501 è più sensibile e può funzionare con una corrente del LED di ingresso leggermente inferiore per ottenere la stessa uscita, ma l'EL0500 può essere sufficiente e più conveniente in circuiti progettati per correnti di pilotaggio più elevate.D2: Quando dovrei scegliere specificamente la variante EL0453?
• R2: Dovresti scegliere l'EL0453 quando la tua applicazione opera in un ambiente con rumore elettrico molto alto e rapidi transienti di tensione tra le masse isolate. La suaimmunità ai transienti di modo comune minima garantita
• di 15 kV/µs la rende essenziale per un funzionamento affidabile in azionamenti motori, alimentatori a commutazione di alta potenza o sistemi di controllo industriale dove altre varianti potrebbero subire commutazioni errate.D3: Come scelgo il valore per la resistenza limitatrice di corrente del LED (R
• serie)?
• R3: Usa la legge di Ohm: Rserie
• = (Valimentazione

- V

) / I

. V

è la tensione diretta del LED (usa 1,8V max per il margine di progetto). I

è la tua corrente operativa desiderata (16 mA è una condizione di test comune per prestazioni ottimali). Per un'alimentazione a 5V: Rserie≈ (5V - 1,8V) / 0,016A ≈ 200 Ω. Verifica sempre la dissipazione di potenza nella resistenza.

D4: Posso usare questi fotocoupler per l'isolamento di segnali analogici?_{R4: Sebbene possibile, sono progettati principalmente per l'isolamento di segnali digitali (on/off) a causa della loro uscita a transistor e delle caratteristiche CTR non lineari. Per l'isolamento analogico lineare, un optoisolatore lineare dedicato o un amplificatore di isolamento sarebbe una scelta più appropriata.}D5: Qual è lo scopo del pin V

sull'EL0500/01?_{R5: Il pin V}viene utilizzato per applicare una tensione di polarizzazione al fotodiodo interno. Polarizzare correttamente il fotodiodo ne riduce la capacità di giunzione, che è un importante fattore limitante della velocità. Questa rete di polarizzazione esterna è ciò che consente le prestazioni ad alta velocità (1 Mbit/s) di questi dispositivi rispetto ai semplici fotocoupler a fototransistor._supply- V_F) / I_F. V_Fis the LED forward voltage (use 1.8V max for design margin). I_Fis your desired operating current (16 mA is a common test condition for optimal performance). For a 5V supply: R_series≈ (5V - 1.8V) / 0.016A ≈ 200 Ω. Always check power dissipation in the resistor.

Q4: Can I use these photocouplers for analog signal isolation?

A4: While possible, they are primarily designed for digital (on/off) signal isolation due to their transistor output and non-linear CTR characteristics. For linear analog isolation, a dedicated linear optocoupler or an isolation amplifier would be a more appropriate choice.

Q5: What is the purpose of the V_Bpin on the EL0500/01?

A5: The V_Bpin is used to apply a bias voltage to the internal photodiode. Properly biasing the photodiode reduces its junction capacitance, which is a major speed-limiting factor. This external bias network is what enables the high-speed performance (1 Mbit/s) of these devices compared to simple phototransistor couplers.