5핀 SOP 고속 10Mbit/s 논리 게이트 포토커플러 ELM6XX 시리즈 데이터시트 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ELM6XX 시리즈는 까다로운 디지털 절연 응용을 위해 설계된 고성능 고속 논리 게이트 포토커플러 제품군입니다. 이 장치는 논리 게이트 출력 스테이지를 갖춘 고속 집적 광검출기에 광학적으로 결합된 적외선 발광 다이오드를 통합하며, 스트로빙 가능한 출력 기능을 특징으로 합니다. 컴팩트한 5핀 SOP 패키지로 표준 산업 풋프린트를 준수하여 기존 설계 및 PCB 레이아웃에 쉽게 통합할 수 있습니다.

이 부품의 핵심 기능은 디지털 논리 신호를 전송하면서 두 전기 회로 사이에 전기적 절연을 제공하는 것입니다. 이 절연은 그라운드 루프 차단, 시스템의 다른 부분에 존재하는 전압 스파이크 및 노이즈로부터 민감한 논리 회로를 보호하고, 높은 공통 모드 전압이 있는 응용에서 안전을 보장하는 데 중요합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

ELM6XX 시리즈는 현대 전자 시스템에 적합하도록 설계된 몇 가지 주요 장점을 가지고 있습니다. 10 Mbit/s의 고속 성능은 빠른 데이터 통신 인터페이스에서의 사용을 가능하게 합니다. 이 장치는 -40°C에서 +85°C까지의 넓은 작동 온도 범위에서 성능을 보장하여 산업 및 자동차 환경에서의 신뢰성을 확보합니다. 3750 V_rms의 높은 절연 전압은 강력한 보호를 제공합니다. 또한, 이 시리즈는 할로겐 프리, 납 프리, RoHS 준수, UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO 승인을 포함한 주요 환경 및 안전 표준을 준수합니다.

주요 타겟 시장 및 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 산업 자동화:PLC I/O, 모터 드라이브 및 센서 인터페이스를 제어 논리로부터 절연합니다.
• 통신 및 데이터 전송:라인 리시버 및 데이터 멀티플렉싱 시스템에서 노이즈를 제거합니다.
• 전력 전자:스위칭 전원 공급 장치 피드백 루프에서 펄스 트랜스포머의 신뢰할 수 있는 대체품으로 사용됩니다.
• 컴퓨터 주변 장치:서로 다른 그라운드 전위를 가진 시스템 간 인터페이싱에 사용됩니다.
• 일반 디지털 인터페이스:LSTTL, TTL, 5V CMOS와 같은 논리 계열 간의 레벨 변환 및 절연에 사용됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기 및 성능 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 신뢰할 수 있는 동작을 보장하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 이는 작동 조건이 아닙니다.

• 입력 순방향 전류 (I_F):50 mA. 이 전류를 초과하면 내부 적외선 발광 다이오드가 파괴될 가능성이 높습니다.
• 입력 역방향 전압 (V_R):5 V. IRED는 역방향 바이어스에 민감하므로 이 한계를 엄격히 준수해야 합니다.
• 공급 전압 (V_CC) 및 출력 전압 (V_O):7.0 V. 이는 출력 측의 전원 및 출력 핀에 인가할 수 있는 최대 전압을 정의합니다.
• 절연 전압 (V_ISO):1분 동안 3750 V_rms. 이는 입력 핀(1,3)을 함께 단락시키고 출력 핀(4,5,6)을 함께 단락시켜 테스트하는 핵심 안전 파라미터입니다. 내부 절연 장벽의 유전 강도를 인증합니다.
• 작동 및 저장 온도:장치는 -40°C ~ +85°C 작동 및 -55°C ~ +125°C 저장 등급을 가집니다.
• 솔더링 온도:10초 동안 260°C. 이는 리플로우 솔더링을 사용하는 PCB 조립 공정에 중요합니다.

2.2 전기적 특성

이 파라미터들은 정상 작동 조건(별도 명시되지 않는 한 T_A= -40°C ~ 85°C)에서 장치의 성능을 정의합니다.

2.2.1 입력 특성 (IRED 측)

• 순방향 전압 (V_F):일반적으로 1.45V, I_F=10mA에서 최대 1.8V. 이는 입력 측에 필요한 전류 제한 저항을 계산하는 데 사용됩니다.
• V_F:의 온도 계수:
• 약 -1.9 mV/°C. 순방향 전압은 온도가 증가함에 따라 약간 떨어집니다._IN입력 커패시턴스 (C):

일반적으로 70 pF. 이는 입력 회로의 고주파 응답 및 구동 요구사항에 영향을 미칩니다.

• 2.2.2 출력 및 전달 특성 I_CCH공급 전류:_CCL(출력 하이)는 일반적으로 6.0 mA, I_CC(출력 로우)는 V
• =5.5V에서 일반적으로 7.5 mA입니다. 이 값들은 출력 측의 전력 소비를 결정합니다._OH하이 레벨 출력 전류 (I):
• 출력이 하이 상태일 때 매우 작은 전류(일반적으로 2.1 µA)를 공급할 수 있습니다. 이 장치는 상당한 전류를 공급하기보다는 고임피던스 CMOS 입력을 구동하도록 설계되었습니다._OL로우 레벨 출력 전압 (V):
• 13mA를 싱크할 때 일반적으로 0.4V, 최대 0.6V. 이는 확실한 논리 '0' 레벨을 정의합니다._FT입력 문턱 전류 (I):_OL일반적으로 2.4 mA, 최대 5 mA. 이는 지정된 부하 조건에서 출력이 유효한 로우 상태(V

≤ 0.6V)로 전환되도록 보장하는 데 필요한 최소 입력 전류입니다. 노이즈 내성을 보장하는 중요한 파라미터입니다.

2.3 스위칭 특성_CC이 파라미터들은 표준 조건(V_F=5V, I_L=7.5mA, C_L=15pF, R

• =350Ω)에서 측정된 포토커플러의 동적 성능을 정의합니다._PHL전파 지연 (t_PLH, t):_PLH입력 전류 전이의 50% 지점에서 출력 전압 전이의 해당 지점까지의 시간입니다. t_PHL(하이로)는 일반적으로 50 ns, t
• (로우로)는 일반적으로 41 ns이며, 둘 다 최대 100 ns입니다. 이 지연은 최대 데이터 속도를 제한합니다._PHL펄스 폭 왜곡 (|t_PLH– t|):
• 일반적으로 9 ns, 최대 35 ns. 상승/하강 지연의 이 비대칭성은 고주파에서 출력 펄스를 좁힐 수 있습니다._r상승/하강 시간 (t_f, t):
• 출력 상승 시간은 일반적으로 40 ns, 하강 시간은 일반적으로 10 ns입니다. 더 빠른 에지는 일반적으로 신호 무결성에 더 좋습니다.공통 모드 과도 내성 (CMH, CML):_{이것은 절연 장치의 중요한 파라미터입니다. 절연 장벽을 가로지르는 빠른 전압 과도 현상에 대한 출력 상태의 내성을 측정합니다. 예를 들어, ELM601은 50V 피크-투-피크 공통 모드 신호에서 5,000 V/µs의 dV/dt를 허용하며 상태를 잘못 변경하지 않습니다. ELM611는 더 높은 내성(1000V}p-p

에서 20,000 V/µs)을 제공합니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

• 장치는 5핀 SOP 패키지에 실장되어 있습니다. 핀 구성은 다음과 같습니다:핀 1:
• 입력 IRED의 애노드.핀 2:
• 연결되지 않음 (NC).핀 3:
• 입력 IRED의 캐소드.핀 4:
• 출력 측의 접지 (GND).핀 5:_OUT출력 전압 (V
• ).핀 6:_CC출력 측의 공급 전압 (V

).

데이터시트에는 PCB 풋프린트 설계를 위해 참조해야 하는 상세한 패키지 치수 도면(밀리미터)이 포함되어 있습니다. 신뢰할 수 있는 솔더링 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 표면 실장 조립용 권장 패드 레이아웃도 제공됩니다.

4. 솔더링 및 조립 가이드라인

적절한 취급 및 조립은 신뢰성에 필수적입니다. 이 장치는 10초 동안 최대 260°C의 솔더링 온도 등급을 가지며, 이는 표준 무연 리플로우 솔더링 프로파일(예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 일치합니다.

• 주요 고려사항:
• 리플로우 중 툼스토닝 또는 정렬 불량을 방지하기 위해 권장 패드 레이아웃을 사용하십시오.
• 내부 다이 및 플라스틱 패키지에 대한 열 손상을 피하기 위해 지정된 온도 프로파일을 준수하십시오.
• 장치에 민감한 반도체 구성 요소가 포함되어 있으므로 취급 중 표준 ESD 예방 조치를 따르십시오.

저장 온도 등급(-55°C ~ +125°C)에 따라 장치를 건조하고 제어된 환경에 보관하십시오.

5. 포장 및 주문 정보

• ELM6XX 시리즈는 생산 요구에 맞는 다양한 포장 옵션으로 제공됩니다:표준 옵션 (None):
• 장치는 정전기 방지 튜브로 공급되며, 튜브당 100개입니다.테이프 및 릴 옵션 (TA/TB):

장치는 자동 피크 앤 플레이스 조립을 위해 테이프 및 릴로 공급되며, 릴당 3000개입니다. 'TA'와 'TB'는 서로 다른 릴 크기 또는 테이프 사양을 나타낼 가능성이 높습니다.부품 번호 체계:

• ELM6XX(Z)-VXX:
• 특정 부품 번호 (00, 01 또는 11). 이는 변형을 구분하며, 주로 공통 모드 과도 내성 등급(예: ELM600, ELM601, ELM611)에 기반합니다.Z:
• 테이프 및 릴 옵션 (TA, TB, 또는 튜브용 none).V:

선택적 VDE 승인 마킹.

6. 응용 제안 및 설계 고려사항

6.1 대표적인 응용 회로_OUT주요 응용은 디지털 신호 절연입니다. 대표적인 회로는 입력 IRED와 직렬로 연결된 전류 제한 저항이 논리 신호에 연결되는 것을 포함합니다. 출력 핀(V_CC)은 풀업 저항(R_L)을 통해 V_L에 연결되고 수신 논리 게이트의 입력을 구동합니다. R

의 값(예: 350Ω)과 부하 커패시턴스는 스위칭 속도에 영향을 미칩니다.

• 6.2 중요한 설계 노트입력 전류:_F입력 전류(I_FT)가 보장된 로우 출력을 위해 최대 입력 문턱 전류(I_F)를 충족하거나 초과하도록 하지만, 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 하십시오. 일반적인 작동 I
• 는 7.5mA ~ 10mA가 일반적입니다.노이즈 내성:
• 노이즈가 많은 환경의 경우, 응용에서 예상되는 노이즈 레벨에 적합한 더 높은 공통 모드 과도 내성을 가진 변형(ELM601 또는 ELM611)을 선택하십시오.전원 공급 디커플링:_CC출력 측의 V
• 및 GND 핀 근처에 바이패스 커패시터(예: 0.1 µF)를 사용하여 안정적인 작동을 보장하고 스위칭 노이즈를 최소화하십시오.진리표:

이 장치는 논리 반전이 없는 버퍼로 기능합니다. 입력에 논리 하이(H)(IRED 켜짐)가 있으면 출력에 논리 로우(L)가 생성됩니다. 입력에 논리 로우(L)(IRED 꺼짐)가 있으면 출력에 논리 하이(H)가 생성됩니다(풀업 저항으로 인해).

7. 기술 비교 및 차별화

표준 4N25/4N35 시리즈 포토커플러와 비교하여, ELM6XX 시리즈는 상당히 높은 속도(10 Mbit/s 대 ~100 kbit/s)와 우수한 공통 모드 제거를 제공합니다. 논리 게이트 출력은 포토트랜지스터 출력에 종종 필요한 추가 슈미트 트리거 회로 없이도 깨끗한 디지털 파형을 제공합니다. 5핀 SOP 패키지는 오래된 DIP 패키지보다 더 컴팩트합니다. ELM6XX 시리즈 자체 내의 주요 차별화는 등급화된 공통 모드 과도 내성으로, 설계자가 특정 노이즈 환경에 적합한 비용/성능 수준을 선택할 수 있게 합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 이 포토커플러로 달성할 수 있는 최대 데이터 속도는 얼마입니까?

A: 일반적인 전파 지연은 명시된 대로 최대 10 Mbit/s의 데이터 속도를 허용합니다. 그러나 시스템에서 실제 최대 신뢰할 수 있는 속도는 펄스 폭 왜곡 및 수신 논리의 설정/유지 시간으로 인해 더 낮을 것입니다. 보수적인 설계는 5-8 Mbit/s를 목표로 할 수 있습니다.

Q2: ELM600, ELM601, ELM611 중에서 어떻게 선택합니까?

A: 선택은 주로 필요한 공통 모드 과도 내성(CMTI)에 기반합니다. 낮은 노이즈의 기본 절연에는 ELM600을 사용하십시오. ELM601(5,000 V/µs)은 산업 모터 드라이브 및 전원 공급 응용에 적합합니다. ELM611(20,000 V/µs)은 고출력 인버터와 같은 매우 노이즈가 많은 환경을 위한 것입니다.

Q3: 이 장치를 사용하여 LED나 릴레이를 직접 구동할 수 있습니까?_OHA: 아니요. 출력은 고임피던스 CMOS 또는 TTL 논리 입력을 구동하도록 설계되었습니다. 전류 공급/싱크 능력은 제한적입니다(I_OL는 매우 낮고, I

는 13mA로 지정됨). 더 높은 전류 부하를 구동하려면 추가 버퍼나 트랜지스터 스테이지가 필요합니다._LQ4: 어떤 값의 풀업 저항(R

)을 사용해야 합니까?_LA: 데이터시트는 R

=350Ω 조건으로 테스트 조건을 지정합니다. 이는 좋은 시작점입니다. 더 작은 저항은 더 빠른 상승 시간을 제공하지만 전력 소비와 출력 전류를 증가시킵니다. 더 큰 저항은 전력을 절약하지만 상승 시간을 느리게 합니다. 부하 커패시턴스와 필요한 속도를 고려하여 값을 선택해야 합니다.

9. 실용 응용 사례 연구

시나리오: 마이크로컨트롤러 UART를 RS-485 트랜시버로부터 절연._OUT산업 센서 노드에서, 3.3V 마이크로컨트롤러의 UART TX 라인을 노이즈가 많은 장거리 버스에 연결되는 5V RS-485 트랜시버로부터 절연해야 합니다. 이를 위해 ELM601을 사용할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러 핀은 전류 제한 저항(예: (3.3V - 1.45V)/7.5mA ≈ 247Ω)을 통해 IRED를 구동합니다. 출력 측은 RS-485 트랜시버의 5V 레일로 전원이 공급됩니다. 350Ω 저항으로 5V에 풀업된 V

핀은 RS-485 IC의 드라이버 입력(DI) 핀에 직접 연결됩니다. 이 설정은 민감한 마이크로컨트롤러와 노이즈가 많은 버스 사이의 접지 연결을 차단하고, 마이크로컨트롤러를 버스 유발 과도 현상으로부터 보호하며, 3.3V에서 5V로의 논리 레벨 변환을 처리합니다. ELM601의 높은 CMTI는 버스의 노이즈에도 불구하고 디지털 신호가 손상되지 않도록 보장합니다.

10. 동작 원리

이 장치는 광전 변환 원리로 동작합니다. 입력 측(핀 1 & 3)에 인가된 전류는 적외선 발광 다이오드가 빛을 방출하게 합니다. 이 빛은 내부 투명 절연 장벽(일반적으로 성형된 플라스틱 갭)을 가로지릅니다. 출력 측에서, 단일 실리콘 광검출기 집적 회로가 이 빛을 수신합니다. 이 IC에는 포토다이오드, 고이득 증폭기 및 논리 게이트 출력 스테이지(토템폴 또는 유사 구조일 가능성)가 포함되어 있습니다. 증폭기는 광전류를 전압으로 변환하고, 논리 스테이지는 이를 버퍼링하여 깨끗한 디지털 신호로 출력합니다. 언급된 '스트로빙 가능한 출력' 기능은 출력 상태를 유지할 수 있는 내부 래치 또는 활성화 기능을 의미할 가능성이 높지만, 구체적인 세부 사항은 전체 내부 회로도가 필요합니다.

11. 기술 트렌드₂디지털 절연의 트렌드는 더 높은 속도, 더 낮은 전력 소비, 더 작은 패키지 및 더 높은 통합도를 향해 발전하고 있습니다. ELM6XX와 같은 포토커플러는 많은 응용 분야에서 여전히 우수하지만, 커패시티브(SiO