8핀 DIP 와이드 바디 고속 10Mbit/s 논리 게이트 포토커플러 ELW137 시리즈 데이터시트 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ELW137, ELW2601 및 ELW2611 시리즈는 고속 디지털 신호 절연이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고속 논리 게이트 포토커플러(광절연기)입니다. 핵심 구성 요소는 논리 게이트 출력을 갖춘 고속 집적 광검출기에 광학적으로 결합된 적외선 발광 다이오드입니다. 이 장치는 산업 표준 8핀 듀얼 인라인 패키지(DIP) 와이드 바디로 패키징되어 있으며, 표면 실장 장치(SMD) 옵션도 제공됩니다. 주요 기능은 초당 최대 10 메가비트(Mbit/s)의 속도로 디지털 논리 신호를 전송하면서 입력 및 출력 회로 간의 전기적 절연을 제공하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 시리즈의 주요 장점은 고속 성능으로, 현대 디지털 통신 인터페이스에 적합합니다. 5000 V_rms의 높은 절연 전압을 제공하여 시스템 안전성과 노이즈 내성을 향상시킵니다. 이 장치는 -40°C에서 +85°C까지의 넓은 산업용 온도 범위에서 보장된 성능을 위해 설계되었습니다. 주요 국제 안전 인증(UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO)을 획득했으며, EU REACH 및 RoHS 지침을 준수합니다. 타겟 시장에는 신뢰할 수 있는 신호 절연이 중요한 산업 자동화, 통신, 컴퓨터 주변 장치, 의료 장비 및 스위칭 전원 공급 장치가 포함됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 나열된 주요 전기 및 성능 파라미터에 대한 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동 조건을 위한 것이 아닙니다.

• 입력 순방향 전류(I_F): 50 mA. 이를 초과하면 입력 LED가 파괴될 수 있습니다.
• 역방향 전압(V_R): 5 V. 입력 다이오드는 제한된 역방향 전압 내성을 가집니다.
• 공급 전압(V_CC) 및 출력 전압(V_O): 7.0 V. 이는 출력측 전원 및 신호 핀에 인가할 수 있는 최대 전압을 정의합니다.
• 절연 전압(V_ISO): 1분 동안 5000 V_rms. 이는 입력측과 출력측 사이의 유전 강도를 나타내는 핵심 안전 파라미터입니다.
• 작동 온도(T_OPR): -40°C ~ +85°C. 이 장치는 산업 환경에 적합하도록 정격화되었습니다.
• 솔더링 온도(T_SOL): 10초 동안 260°C. 이는 PCB 조립 공정에 중요합니다.

2.2 전기적 특성

이는 작동 온도 범위 내에서 지정된 테스트 조건 하에서 보장된 파라미터입니다.

2.2.1 입력 특성

• 순방향 전압(V_F): 일반적으로 1.4V, I_F=10mA에서 최대 1.8V. 이는 입력 전류 제한 회로 설계에 사용됩니다.
• 입력 커패시턴스(C_IN): 일반적으로 70 pF. 이는 입력단의 고주파 응답에 영향을 미칩니다.

2.2.2 출력 및 전달 특성

• 공급 전류(I_CCH, I_CCL): 출력 IC는 6.5-10mA(출력 High) 및 8-13mA(출력 Low)를 소비합니다. 이는 출력측의 전력 요구 사항을 결정합니다.
• 저전압 레벨 출력 전압(V_OL): 싱크 전류 13mA일 때 최대 0.6V. 이는 TTL 및 저전압 CMOS 논리 입력과의 호환성을 보장합니다.
• 입력 문턱 전류(I_FT): 3.0 ~ 5.0 mA. 이는 최악의 조건에서도 유효한 논리 Low 출력을 보장하기 위해 필요한 최소 입력 LED 전류입니다. 설계 시 최대값 이상의 전류를 사용해야 합니다.

2.3 스위칭 특성

이 파라미터들은 고속 데이터 전송에 중요한 타이밍 성능을 정의합니다.

• 전파 지연(t_PHL, t_PLH): 각각 최대 100 ns. 이는 최대 데이터 속도를 제한합니다. 데이터시트는 10 Mbit/s 성능을 명시합니다.
• 펄스 폭 왜곡 |t_PHL- t_PLH|: 최대 40 ns. 이 비대칭성은 전송된 신호의 듀티 사이클에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 상승/하강 시간(t_r, t_f): t_r은 일반적으로 40 ns, t_f은 일반적으로 10 ns입니다. 이러한 장치에서는 더 빠른 하강 시간이 일반적입니다.
• 공통 모드 과도 내성(CMH, CML): 이는 노이즈 내성을 위한 중요한 파라미터입니다. ELW2611은 최고의 성능(10,000 - 20,000 V/µs)을 제공하며, 이는 출력 오류를 일으키지 않고 입력과 출력 접지 사이의 매우 빠른 전압 스파이크를 제거할 수 있음을 의미합니다. ELW137은 CMTI가 명시되지 않았으며, ELW2601은 5,000 V/µs를 제공합니다.

3. 핀 구성 및 기능 설명

이 장치는 8핀 DIP 구성을 사용합니다. 핀 1과 4는 연결 없음(NC)입니다. 입력측은 LED용 핀 2(애노드)와 핀 3(캐소드)으로 구성됩니다. 출력측에는 핀 5(접지), 핀 6(V_OUT- 출력), 핀 7(V_E- 활성화), 핀 8(V_CC- 공급 전압)이 포함됩니다. 활성화 핀(V_E)은 출력을 제어합니다. 진리표는 논리를 보여줍니다: 활성화가 High일 때, 출력은 입력의 반전입니다(액티브 로우). 활성화가 Low일 때, 입력에 관계없이 출력이 강제로 High이 됩니다. 데이터시트는 안정적인 작동을 위해 핀 8(V_CC)과 핀 5(GND) 사이에 0.1µF 바이패스 커패시터를 사용할 것을 요구합니다.

4. 응용 제안

4.1 일반적인 응용 시나리오

• 접지 루프 제거 및 논리 레벨 절연: 서로 다른 접지 전위를 가진 서브시스템 간의 디지털 신호를 절연하여 노이즈와 접지 루프를 방지합니다.
• 데이터 전송 및 라인 리시버: 직렬 통신 링크(RS-232, RS-485 인터페이스)에서 절연용으로 사용됩니다.
• 스위칭 전원 공급 장치: 플라이백 또는 기타 절연형 컨버터 토폴로지에서 피드백 절연을 제공합니다.
• 컴퓨터 주변 장치 인터페이스: 프린터, 산업용 I/O 카드와의 신호를 절연합니다.
• 펄스 트랜스포머 대체: 더 간단한 구동 회로로 신호 절연을 위한 고체 상태 대안을 제공합니다.

4.2 설계 고려 사항

• 입력 전류 설정: 입력 LED 전류는 직렬 저항을 사용하여 설정해야 합니다. 보장된 스위칭을 위해, I_F는 최대 I_FT(5mA) 이상으로 설정해야 합니다. 일반적인 테스트 조건은 7.5mA를 사용합니다. 저항 값은 (V_DRIVE- V_F) / I_F.
• 입니다.활성화 핀 사용_CC: 활성화 핀은 출력 게이팅에 사용하거나 필요하지 않으면 고정 전압에 연결할 수 있습니다. V
• 을 0.5V 이상 초과해서는 안 됩니다.출력 부하_OL: 출력은 유효한 V
• 을 위해 최대 13mA를 싱크할 수 있습니다. 더 높은 전류나 용량성 부하를 구동하려면 외부 버퍼가 필요할 수 있습니다.노이즈 내성
• : 고노이즈 환경의 경우, 우수한 공통 모드 과도 내성(CMTI)을 위해 ELW2611 변종을 선택하십시오. ELW2611용 그림 15의 권장 구동 회로는 입력 LED 전류 에지를 선명하게 하기 위해 트랜지스터를 사용하여 CMTI 성능을 더욱 향상시킵니다.바이패싱

: 출력측의 0.1µF 커패시터는 공급 노이즈를 최소화하고 안정적인 고속 작동을 보장하는 데 필수적입니다.

5. 기술 비교 및 선택 가이드

이 시리즈에는 ELW137, ELW2601 및 ELW2611의 세 가지 주요 변종이 포함됩니다. 주요 차별화 요소는 공통 모드 과도 내성(CMTI)입니다. ELW137은 기본 절연을 제공합니다. ELW2601은 중간 CMTI(5,000 V/µs)를 제공합니다. ELW2611은 높은 CMTI(10,000 - 20,000 V/µs)를 제공합니다. 선택은 응용 분야의 전기적 노이즈 환경을 기반으로 해야 합니다. 모터 드라이브, 산업용 PLC 또는 노이즈가 많은 전원 공급 장치의 경우 ELW2611을 권장합니다. 덜 까다로운 디지털 절연의 경우 ELW2601 또는 ELW137이 충분할 수 있습니다.

6. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

6.1 달성 가능한 최대 데이터 속도는 얼마입니까?

장치가 10 Mbit/s로 명시되어 있지만, 실제 최대 사용 가능 속도는 전파 지연과 상승/하강 시간에 따라 다릅니다. 최대 전파 지연이 100 ns인 경우, 구형파의 이론적 최대 주파수는 더 낮습니다. 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 위해 총 펄스 왜곡과 시스템 타이밍 마진을 고려하십시오.

6.2 입력 저항 값을 어떻게 계산합니까?_IN공식을 사용하십시오: R_{= (V}DRIVE_F- V_F) / I_F. 최악의 경우 설계를 위해 V_F를 최대값(1.8V)으로 가정하십시오. 5V 구동 및 I_IN= 10mA의 경우, R

= (5V - 1.8V) / 0.01A = 320 옴입니다. 가장 가까운 표준 값(예: 330 옴)을 사용하십시오.

6.3 3.3V 논리와 함께 사용할 수 있습니까?_CC출력측 V_CC는 3.3V로 전원을 공급받을 수 있습니다. 그러나 전기적 특성은 V_OL=5.5V로 테스트되었습니다. V_OH, I_F 및 전파 지연과 같은 파라미터는 3.3V에서 다를 수 있습니다. 입력측은 독립적입니다. 올바른 I

이 달성되는 한 LED는 3.3V 소스로 구동될 수 있습니다.

6.4 활성화 핀의 목적은 무엇입니까?_E활성화 핀(V

)은 세 번째 상태 제어를 제공합니다. Low(<0.8V)로 구동되면 출력을 High로 강제하여 입력에서 출력으로의 신호 경로를 효과적으로 비활성화합니다. 이는 여러 절연기 출력을 단일 버스 라인에 다중화하거나 절전 모드에 사용할 수 있습니다.

7. 실용 설계 사례시나리오:

산업용 센서 노드에서 3.3V 마이크로컨트롤러와 5V RS-485 트랜시버 사이의 1 Mbit/s UART 신호 절연.

1. 설계 단계:변종 선택:
2. 산업 환경에서 높은 노이즈 내성을 위해 ELW2611을 선택합니다.입력 회로:_IN마이크로컨트롤러 GPIO(3.3V)가 LED를 구동합니다. 저항 계산: R
3. = (3.3V - 1.8V) / 0.01A = 150 옴. LED 애노드(핀 2)와 직렬로 150Ω 저항을 사용합니다. 캐소드(핀 3)는 마이크로컨트롤러 GND에 연결합니다.출력 회로:_CC출력측을 5V(V_CC핀 8)로 전원을 공급합니다. 핀 8과 핀 5(GND) 사이에 0.1µF 세라믹 커패시터를 연결합니다. 출력 핀 6을 RS-485 트랜시버의 입력 핀에 직접 연결합니다. 트랜시버의 입력 임피던스가 부하 역할을 합니다. 활성화 핀 7은 항상 활성 작동을 위해 10kΩ 저항을 통해 V
4. (5V)에 연결하거나, 제어를 위해 다른 GPIO로 구동할 수 있습니다.레이아웃:

입력 및 출력 트레이스를 물리적으로 분리하여 유지하십시오. 바이패스 커패시터를 핀 8과 5에 최대한 가깝게 배치하십시오.

8. 작동 원리

포토커플러는 광학적 결합 원리로 작동합니다. 전기적 입력 신호가 적외선 발광 다이오드(LED)를 구동합니다. 방출된 빛은 절연된 출력측의 포토다이오드나 포토트랜지스터에 의해 감지됩니다. 이 논리 게이트 포토커플러에서 출력측에는 더 복잡한 집적 회로가 포함되어 있습니다. 광검출기의 전류는 디지털 논리 게이트(일반적으로 슈미트 트리거)에 의해 증폭 및 처리되어 깨끗하고 명확한 디지털 출력 신호를 생성합니다. 광학 경로는 전기적 절연 장벽을 제공합니다. 빛은 전기가 통과할 수 없는 물리적 간격(투명 절연 재료를 통해)을 가로지를 수 있기 때문에 접지 루프와 고전압 과도 현상을 차단합니다.

9. 산업 동향