8핀 DIP 고속 10Mbit/s 논리 게이트 포토커플러 EL263X 시리즈 데이터시트 - 10Mbps - 5000Vrms 절연 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

EL263X 시리즈는 고속 논리 게이트 출력 포토커플러(광절연기) 제품군을 대표합니다. 이 소자들은 입력과 출력 회로 사이에 전기적 절연을 제공하면서 고속으로 디지털 논리 신호를 전송하도록 설계되었습니다. 핵심 기능은 입력 논리 레벨(HIGH/LOW)을 대응하는, 그러나 전기적으로 절연된 출력 논리 레벨로 변환하는 것입니다.

주요 응용 분야는 접지 루프 제거, 노이즈 내성 및 전압 레벨 시프팅이 중요한 시나리오입니다. 이들은 데이터 전송에서 펄스 트랜스포머를 대체하는 데 일반적으로 사용되며, 솔리드 스테이트 방식으로 더욱 신뢰성 있고 컴팩트한 솔루션을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

EL263X 시리즈는 고속 디지털 신호 무결성과 견고한 전기적 절연을 모두 요구하는 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 그 핵심 장점은 특정 기술 파라미터에서 비롯됩니다.

• 고속 데이터 전송:최대 10 Mbit/s의 데이터 전송률과 일반적으로 약 35-40 ns의 전파 지연 시간을 갖추어, 타이밍이 중요한 현대 디지털 통신 인터페이스, 컴퓨터 주변 장치 및 멀티플렉싱 시스템에 적합합니다.
• 탁월한 노이즈 내성:EL2631의 경우 최소 10 kV/μs의 공통 모드 과도 내성(CMTI)을 보장하여, 절연 장벽을 가로지르는 크고 빠른 전압 스파이크가 흔한 스위칭 전원 공급 장치 및 모터 드라이브와 같은 전기적으로 노이즈가 많은 환경에서도 신뢰할 수 있는 동작을 보장합니다.
• 높은 절연 전압:5000 V_rms의 절연 전압은 강력한 안전 및 보호 장벽을 제공하며, 강화 절연이 필요한 산업 제어 시스템, 의료 장비 및 기타 응용 분야에 적합합니다.
• 넓은 온도 동작 범위:-40°C ~ +85°C 범위에서 보장된 성능은 극한 온도가 발생하는 자동차, 산업 및 야외 응용 분야에 적합합니다.
• 논리 게이트 호환성:출력은 표준 논리 계열(LSTTL, TTL, 5V CMOS)과 직접 호환되어, 추가 버퍼 회로 없이도 인터페이스 설계를 단순화합니다.

목표 시장에는 산업 자동화, 전원 공급 장치(AC-DC, DC-DC 컨버터), 데이터 수집 시스템, 통신 인터페이스의 설계자 및 디지털 신호의 갈바닉 절연이 안전, 노이즈 감소 또는 레벨 시프팅을 위해 필요한 모든 전자 시스템이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

데이터시트는 포괄적인 전기적 및 스위칭 특성을 제공합니다. 적절한 회로 설계를 위해서는 상세한 해석이 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이는 어떤 조건에서도, 순간적으로라도 초과해서는 안 되는 스트레스 한계입니다. 이 정격을 초과하여 소자를 동작시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 입력 순방향 전류 (I_F):20 mA. 입력 적외선 LED는 I_F가 이 값 이하로 유지되도록 전류 제한 저항으로 구동해야 합니다.
• 출력 공급 전압 (V_CC):7.0 V. 이는 출력측 V_CC핀(핀 8)에 인가할 수 있는 절대 최대 전압입니다.
• 출력 전압 (V_O):7.0 V. 출력 핀(6, 7)의 전압은 이 한계를 초과해서는 안 됩니다.
• 절연 전압 (V_ISO):1분 동안 5000 V_rms입니다. 이는 입력(핀 1-4)과 출력(핀 5-8) 섹션 사이의 절연 장벽의 유전 강도에 대한 시험 파라미터입니다.
• 납땜 온도 (T_SOL):10초 동안 260°C. 이는 리플로우 납땜 프로파일을 안내하며, 패키지 본체가 견딜 수 있는 피크 온도를 나타냅니다.

2.2 전기적 및 전달 특성

이 파라미터들은 정상 동작 조건(T_A= -40°C ~ 85°C)에서 소자의 성능을 정의합니다.

• 순방향 전압 (V_F):I_F=10mA에서 일반적으로 1.4V입니다. 이는 전압원(예: R_limit= (V_source- V_F) / I_F)에서 구동될 때 입력 직렬 저항을 계산하는 데 사용됩니다.
• 저레벨 출력 전압 (V_OL):I_F=5mA 및 I_OL=13mA에서 최대 0.6V입니다. 이는 유효한 논리 LOW 전압을 유지하면서 출력이 전류를 싱크할 수 있는 능력을 정의합니다.
• 입력 문턱 전류 (I_FT):최대 5mA입니다. 이는 출력이 유효한 논리 LOW 상태(V_O <0.6V)로 전환됨을 보장하는 데 필요한 입력 전류입니다. 설계 시 마진을 위해 이 값보다 상당히 높은 I_F(예: 시험 조건에 표시된 대로 7.5mA 또는 10mA)를 사용해야 합니다.
• 공급 전류 (I_CCH, I_CCL):출력 IC의 정지 전류입니다. I_CCL(출력 LOW)는 출력 트랜지스터가 활성 상태이기 때문에 I_CCH(일반적으로 ~12.5mA)보다 약간 더 높습니다(~14.5mA 일반).

2.3 스위칭 특성

이 파라미터들은 고속 회로의 타이밍 분석에 매우 중요합니다. 시험 조건: V_CC=5V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω.

• 전파 지연 시간 (t_PLH, t_PHL):입력 전류가 3.75mA를 통과하는 시점부터 출력 전압이 1.5V를 통과하는 시점까지의 시간입니다. t_PLH(입력 HIGH-to-LOW에서 출력 LOW-to-HIGH로)는 일반적으로 35 ns, 최대 100 ns입니다. t_PHL는 일반적으로 40 ns, 최대 100 ns입니다. 비대칭성(일반적으로 5 ns)은 펄스 폭 왜곡에 기여합니다.
• 펄스 폭 왜곡 (PWD):|t_PHL- t_PLH|, 최대 35 ns. 이는 전파 지연 시간의 차이로, 출력 펄스 폭이 입력 펄스 폭과 달라지게 할 수 있습니다. 클록 또는 정밀 타이밍 신호 전송에서 매우 중요합니다.
• 상승/하강 시간 (t_r, t_f): t_r(10% ~ 90%)는 일반적으로 40 ns입니다. t_f(90% ~ 10%)는 일반적으로 10 ns입니다. 더 빠른 하강 시간은 능동 풀다운 회로의 일반적인 특징입니다.
• 공통 모드 과도 내성 (CMTI):이는 핵심 절연 파라미터입니다. EL2631은 최소 10,000 V/μs(일반적으로 20,000 V/μs)를 보장하며, EL2630은 5,000 V/μs를 보장합니다. 이는 입력과 출력 접지 사이의 빠른 전압 과도 현상에 대한 출력 상태의 내성을 측정합니다. 높은 CMTI는 노이즈가 많은 환경에서의 오작동을 방지합니다.

3. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌본이 5페이지에 "대표적인 전기-광학 특성 곡선"을 언급하고 있지만, 특정 그래프는 본문에 포함되어 있지 않습니다. 일반적으로 포토커플러에 대한 이러한 곡선에는 다음이 포함됩니다:

• 전류 전달 비율 (CTR) 대 순방향 전류:입력 LED 전류에 대한 결합된 출력 전류의 효율성을 보여주지만, 논리 게이트 출력의 경우 이는 IC 내부에 있습니다.
• 전파 지연 시간 대 온도:신호 타이밍 파라미터가 동작 온도 범위에 걸쳐 어떻게 변하는지 설명합니다.
• 순방향 전압 대 온도:음의 온도 계수(V_F/T_A≈ -1.8 mV/°C)를 보여주며, 이는 정전류 구동 설계에 중요합니다.
• 출력 전압 대 출력 전류 (싱크/소스):출력 드라이버의 능력을 상세히 설명할 것입니다.

설계자는 성능 한계와 디레이팅을 이해하기 위해 이러한 그래프를 위해 제조사의 전체 데이터시트를 참조해야 합니다.

4. 기계적, 패키징 및 조립 정보

4.1 핀 구성 및 회로도

소자는 표준 8핀 듀얼 인라인 패키지(DIP)에 실장되어 있습니다.

• 핀아웃:
  1. 애노드 1
  2. 캐소드 1
  3. 캐소드 2
  4. 애노드 2
  5. 접지 (GND)
  6. 출력 전압 2 (V_OUT2)
  7. 출력 전압 1 (V_OUT1)
  8. 공급 전압 (V_CC)
• 진리표 (포지티브 논리):입력 HIGH = 출력 LOW; 입력 LOW = 출력 HIGH. 듀얼 애노드/캐소드 핀은 입력 LED의 유연한 연결을 허용합니다.
• 핵심 바이패싱:우수한 고주파 특성을 가진 0.1 µF(또는 그 이상) 세라믹 커패시터를반드시V_CC(핀 8)과 GND(핀 5) 사이에 연결해야 하며, 가능한 한 소자 핀 가까이에 배치해야 합니다. 이는 안정적인 동작과 스위칭 노이즈 최소화에 필수적입니다.

4.2 납땜 및 취급

납땜에 대한 절대 최대 정격은 10초 동안 260°C입니다. 이는 표준 무연 리플로우 프로파일에 해당합니다. 웨이브 또는 핸드 납땜의 경우, 패키지 손상을 방지하기 위해 접촉 시간과 온도를 제어해야 합니다. 취급 중에는 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.

5. 응용 가이드라인 및 설계 고려사항

5.1 대표적인 응용 회로

EL263X는 다용도로 사용됩니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 디지털 인터페이스 절연:마이크로컨트롤러와 다른 전원 영역 또는 노이즈가 많은 환경에 있는 주변 장치 사이의 UART, SPI 또는 I2C 라인을 절연합니다.
• 스위칭 전원 공급 장치 피드백:2차(출력) 측에서 1차측 컨트롤러로 피드백 오류 신호를 절연하여, 안전 절연과 전원 스위칭 과도 현상으로부터의 노이즈 내성을 제공합니다.
• 데이터 라인의 접지 루프 차단기:별도의 접지를 가진 시스템 간 통신 링크에서 순환 전류와 노이즈를 방지합니다.
• 절연 기능을 갖춘 논리 레벨 변환기:전압 레벨(예: 3.3V ~ 5V)을 시프팅하면서 동시에 갈바닉 절연을 제공합니다.

5.2 핵심 설계 고려사항

• 입력 전류 설정:속도와 마진을 기반으로 I_F를 선택하십시오. 시험 조건은 7.5mA입니다. 10-16 mA를 사용하면 더 빠른 스위칭과 더 나은 노이즈 마진을 제공하지만 전력 소산이 증가합니다. 항상 직렬 저항을 사용하십시오: R_IN= (V_DRIVE- V_F) / I_F. V_F는 온도가 올라감에 따라 감소한다는 점을 기억하십시오.
• 출력 부하:시험 부하는 V_CC에 대한 350Ω입니다. 출력은 V_OL0.6V를 유지하면서 최소 13mA(I_OL < 조건)를 싱크할 수 있습니다. 최대 출력 전류(I_O= 50 mA)를 초과하지 마십시오.
• 전원 공급 장치 디커플링:0.1 µF 바이패스 커패시터는필수 불가결합니다. 이 커패시터가 없으면 발진, 오작동 또는 CMTI 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
• 높은 CMTI를 위한 레이아웃:정격 CMTI를 달성하려면 절연 장벽을 가로지르는 기생 커패시턴스를 최소화하십시오. PCB에서 입력과 출력 트레이스를 물리적으로 분리하여 배치하십시오. 5000V_rms isolation.
• 에 대한 제조사가 권장하는 크리피지 및 클리어런스 거리를 따르십시오.EL2630 대 EL2631 선택:

주요 차이점은 보장된 CMTI입니다. 모터 드라이브 또는 고출력 인버터와 같이 극도로 높은 dV/dt 노이즈가 있는 응용 분야에서는 EL2631을 사용하십시오. EL2630은 덜 까다로운 환경에 적합합니다.

6. 기술 비교 및 차별화

• 표준 4N25/4N35 시리즈 포토커플러(트랜지스터 출력)와 비교하여, EL263X는 디지털 시스템에 대해 결정적인 장점을 제공합니다:속도:<10 Mbit/s 대 트랜지스터 출력 커플러의 일반적인
• 100 kbit/s.출력 유형:
• 능동 풀업 및 풀다운을 갖춘 논리 게이트 출력은 깨끗하고 빠른 에지를 제공하며 직접 논리 호환성을 제공하는 반면, 오픈 컬렉터 트랜지스터 출력은 외부 풀업 저항이 필요하고 더 느립니다.CMTI:

명시되고 보장된 높은 CMTI(10 kV/µs)는 산업 견고성을 위한 핵심 지표이며, 기본 커플러에서는 종종 명시되지 않거나 훨씬 낮습니다.

다른 고속 커플러 또는 디지털 절연기(커패시티브 또는 자기 결합 기반)와 비교하여, EL263X와 같은 포토커플러는 잘 이해된 광학 기술을 기반으로 하고 자기장에 대한 높은 고유 내성을 갖는다는 장점을 제공합니다.

7. 자주 묻는 질문 (파라미터 기반)

Q: 달성할 수 있는 최대 데이터 전송률은 얼마입니까?_PHLA: 소자는 10 Mbit/s 동작으로 특성화되었습니다. 제한 요소는 전파 지연 시간과 펄스 폭 왜곡입니다. 50% 듀티 사이클의 구형파의 경우, 최대 주파수는 대략 1/(2 * t_PLH) 또는 1/(2 * t

) 중 더 작은 값입니다. 최대 지연 시간(100 ns)을 사용하면 약 5 MHz입니다. 그러나 논리 귀환 제로(NRZ) 데이터의 경우 10 Mbit/s 전송률이 유효합니다.

Q: 왜 바이패스 커패시터가 필수입니까?_CCA: 내부 출력 단의 고속 스위칭으로 인해 V

라인에 갑작스러운 전류 스파이크가 발생합니다. 국부적이고 낮은 인덕턴스 커패시터가 없으면 이러한 스파이크로 인해 내부 공급 전압이 떨어지거나 급상승하여 불안정한 동작, 감소된 노이즈 마진 및 CMTI 사양 미달을 초래할 수 있습니다.

Q: 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 입력을 구동할 수 있습니까?A: 예, 하지만반드시_F전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 3.3V 또는 5V의 일반적인 마이크로컨트롤러 핀은 충분한 전류를 소싱/싱크할 수 있습니다. 예를 들어, 3.3V 핀에서 I

≈ 10mA를 얻으려면: R = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω(180Ω 또는 200Ω 표준값 사용). 항상 MCU 핀의 전류 공급 능력을 확인하십시오.

Q: "스트로브 가능 출력" 기능은 무엇을 의미합니까?

A: 이는 출력을 고임피던스 상태로 강제할 수 있는 능력을 의미합니다. 제공된 진리표는 비활성화 기능을 보여주지 않지만, 일부 논리 게이트 포토커플러에는 출력 활성화 핀이 있습니다. EL263X 설명에서는 이를 언급하고 있지만, 핀아웃과 테이블에는 이를 위한 전용 핀이 표시되어 있지 않습니다. 설계자는 특정 변형에서 이 기능의 구현을 확인해야 합니다.

8. 실용 설계 사례 연구시나리오:

모터 노이즈가 있는 산업 환경에서 3.3V 센서 노드와 5V 시스템 컨트롤러 사이의 1 Mbit/s UART 신호를 절연합니다.

1. 설계 단계:부품 선택:
2. 근처 모터의 노이즈를 견디기 위해 더 높은 보장 CMTI(10 kV/µs)를 가진 EL2631을 선택합니다.입력 회로:_F3.3V 센서의 TX 핀이 포토커플러 입력을 구동합니다. I_IN= 10mA에 대한 직렬 저항 계산: R
3. = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω. 180Ω 저항을 사용합니다. 애노드(핀 1 또는 4)를 저항에 연결하고, 캐소드(핀 2 또는 3)를 센서 GND에 연결합니다.출력 회로:_CC컨트롤러 측에서 V_CC= 5V를 공급합니다. 0.1 µF 세라믹 커패시터를 핀 8(V
4. )과 핀 5(GND) 사이에 직접 배치합니다. 출력 핀(6 또는 7)을 5V 컨트롤러의 RX 핀에 연결합니다. 필요한 경우 전류를 제한하기 위해 직렬 저항(예: 100Ω)을 추가할 수 있지만, 논리 입력에는 엄격히 필요하지 않습니다.PCB 레이아웃:_{포토커플러를 PCB의 절연 갭에 걸쳐 배치합니다. 모든 입력측과 출력측 구리 영역, 부품 및 트레이스 사이에 >8mm의 크리피지/클리어런스를 보장하십시오(5000V}rms
5. 에 대한 안전 표준 참조). 바이패스 커패시터 리드를 매우 짧게 유지하십시오.검증:<이 설정으로, 센서 TX의 논리 HIGH(3.3V)는 LED를 켜서 출력을 LOW(

0.6V)로 만들며, 5V 컨트롤러는 이를 논리 LOW로 읽습니다. 신호가 반전되며, 필요한 경우 소프트웨어에서 수정할 수 있습니다.

9. 동작 원리_CCEL263X는 광학 결합 원리로 동작합니다. 전기적 입력 신호가 적외선 발광 다이오드(LED)를 구동합니다. 순방향 바이어스가 걸리면 LED는 적외선을 방출합니다. 이 빛은 투명한 절연 장벽(일반적으로 성형 플라스틱 갭)을 통과합니다. 반대편에서는 단일 실리콘 광검출기와 집적 회로가 이 빛을 감지합니다. IC에는 고이득 증폭기, 노이즈 내성을 위한 슈미트 트리거 및 토템폴 출력 드라이버 단이 포함되어 있습니다. 드라이버는 빛의 유무에 따라 출력 핀을 능동적으로 HIGH(V

쪽으로) 또는 LOW(GND쪽으로)로 풀하여, 입력과 전기적으로 절연된 깨끗하고 버퍼링된 논리 신호를 생성합니다. 절연 장벽은 높은 내전압 능력을 제공하고 접지 루프를 방지합니다.

10. 기술 동향

• 포토커플러 기술은 계속 발전하고 있습니다. EL263X와 같은 소자와 관련된 동향은 다음과 같습니다:더 높은 속도:
• 현대 고속 직렬 인터페이스를 위해 50 Mbit/s를 넘어서고 심지어 100+ Mbit/s 범위까지 데이터 전송률을 높이는 지속적인 개발이 진행 중입니다.더 낮은 전력 소비:_F휴대용 및 에너지 효율적인 장치의 요구를 충족시키기 위해 입력 LED 전류 요구 사항(I_CC)과 출력 공급 전류(I
• )를 줄이는 것입니다.향상된 통합:
• 단일 패키지에 여러 절연 채널(듀얼, 쿼드)을 결합하여 SPI 또는 절연 GPIO와 같은 다중 라인 인터페이스에서 보드 공간과 비용을 절약합니다.개선된 CMTI:
• 전력 전자 스위칭 속도가 증가함에 따라(예: SiC 및 GaN 트랜지스터 사용), 신뢰성을 유지하기 위해 더 높은 CMTI 등급(25-100 kV/µs)을 가진 절연기에 대한 수요가 증가합니다.패키지 소형화:

스루홀 DIP 패키지에서 SOIC-8 및 더 작은 와이드 바디 SOIC 패키지와 같은 표면 실장 옵션으로 전환하여 더 밀집된 PCB 설계를 수용합니다.