EL050L 시리즈 포토커플러 데이터시트 - 8핀 SOP 패키지 - 3.3V/5V 듀얼 전원 - 1Mbit/s 속도 - 고절연 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

EL050L 시리즈는 견고한 전기적 절연과 빠른 디지털 신호 전송이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 고속 트랜지스터 포토커플러(옵토-아이솔레이터)입니다. 이 장치의 핵심 기능은 빛을 사용하여 두 개의 절연된 회로 사이에서 전기 신호를 전달하여 그라운드 루프를 방지하고, 고전압을 차단하며, 노이즈 전송을 줄이는 것입니다.

장치의 핵심에는 적외선 발광 다이오드(LED)가 포함되어 있으며, 이는 논리 게이트 출력을 갖춘 고속 집적 광검출기에 광학적으로 결합되어 있습니다. 이 구성은 디지털 절연기로 기능할 수 있게 합니다. 컴팩트한 8핀 SOP(소형 아웃라인 패키지)에 장착되어 있어 현대적인 표면 실장 기술(SMT) 조립 공정에 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

EL050L은 시장에서의 위치를 정의하는 몇 가지 주요 장점으로 설계되었습니다:

• 고속 동작:초당 최대 1 메가비트(1Mbit/s)의 데이터 속도를 지원하여 디지털 통신 인터페이스 및 빠른 스위칭 제어 신호에 적합합니다.
• 견고한 절연:입력측과 출력측 사이에 3750 V_rms의 높은 절연 전압을 제공하여 고전압 환경에서의 안전성과 신뢰성을 보장합니다.
• 뛰어난 노이즈 내성:최소 15 kV/μs의 높은 공통 모드 과도 내성(CMTI)을 특징으로 하여, 절연 장벽을 가로질러 나타나는 빠른 전압 과도를 차단할 수 있습니다. 이는 모터 드라이브와 같은 노이즈가 많은 전력 전자 장치에서 매우 중요합니다.
• 듀얼 전원 전압:출력측은 3.3V 및 5V 논리 시스템 모두와 호환되어 설계 유연성을 제공합니다.
• 환경 규정 준수:이 장치는 할로겐 프리, 무연이며, RoHS, REACH 및 다양한 국제 안전 표준(UL, cUL, VDE 등)을 준수합니다.

주요 타겟 시장에는 산업 자동화, 전원 공급 장치 피드백 회로, 모터 드라이브 시스템, 통신 인터페이스 절연, 그리고 그라운드 전위 차이나 고전압 노이즈가 문제가 되는 모든 애플리케이션이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적 및 광학적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 정상 동작을 위한 것이 아닙니다.

• 입력 순방향 전류 (I_F):연속 25 mA. 이는 입력 LED를 통과하는 최대 DC 전류를 제한합니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):듀티 사이클 50%, 펄스 폭 1ms인 펄스에 대해 50 mA. 이는 짧은 시간 동안 더 높은 순간 구동 전류를 허용합니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 입력 LED는 이 값을 초과하는 역바이어스를 받아서는 안 됩니다.
• 출력 전압 (V_O) 및 공급 전압 (V_CC):-0.5V ~ +7V. 출력 핀과 공급 핀은 출력 접지(GND)에 대해 이 전압 범위 내에 유지되어야 합니다.
• 절연 전압 (V_ISO):1분 동안 3750 V_rms. 이는 단락된 입력 핀(1-4)과 단락된 출력 핀(5-8) 사이에 인가되어 절연 장벽의 무결성을 검증하는 고전압 테스트 전압입니다.
• 동작 온도 (T_OPR):-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 전기적 사양을 충족하도록 보장됩니다.

2.2 전기적 및 전달 특성

별도로 명시되지 않는 한, 이 파라미터들은 0°C ~ 70°C의 동작 온도 범위에서 보장됩니다.

입력 특성:

• 순방향 전압 (V_F):일반적으로 1.45V, 순방향 전류(I_F) 16 mA에서 최대 1.8V. 이는 LED가 도통할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• V_F:의 온도 계수:

약 -1.9 mV/°C. LED의 순방향 전압은 온도가 증가함에 따라 감소하며, 이는 반도체 다이오드의 일반적인 특성입니다.

• 출력 특성:_OH논리 하이 출력 전류 (I):_F입력이 꺼져 있을 때(I
• =0) 매우 낮은 누설 전류(최대 0.5 µA). 이는 좋은 "꺼짐" 상태를 나타냅니다. I_CCL공급 전류:_CCH(논리 로우 상태, 입력 켜짐)는 일반적으로 100 µA이며, I

(논리 하이 상태, 입력 꺼짐)는 훨씬 낮아 일반적으로 0.01 µA입니다. 이 값들은 출력단의 정지 전력 소비를 결정합니다.

• 전달 특성:전류 전달율 (CTR):_FEL050L의 경우, 표준 테스트 조건(I_O=16mA, V_CC=0.4V, V_A=3.3V, T_O=25°C)에서 CTR은 7%에서 50% 사이로 지정됩니다. CTR은 출력 트랜지스터의 컬렉터 전류와 입력 LED의 순방향 전류의 비율입니다. 약간 다른 조건(V
• =0.5V)에서 최소 5%의 CTR이 보장됩니다. 이 파라미터는 출력이 충분한 전류를 싱크하여 출력 전압을 낮은 논리 레벨로 당길 수 있도록 보장하는 데 중요합니다._OL논리 로우 출력 전압 (V):_F일반적으로 0.12V, I

=16mA이고 출력이 3 mA를 싱크할 때 최대 0.4V. 이 낮은 포화 전압은 깨끗한 논리-로우 신호 전달에 필수적입니다.

2.3 스위칭 특성_F이 파라미터들은 고속 애플리케이션에 중요한 포토커플러의 동적 성능을 정의합니다. 테스트는 I_CC=16mA 및 V

• =3.3V에서 수행됩니다.
  • T_PHL전파 지연 시간:(논리 로우로):_L4.1kΩ 부하 저항(R
  • T_PLH)으로 최대 2.0 µs. 더 작은 1.9kΩ 부하로 더 빠른 스위칭(최대 0.9 µs)이 가능합니다. 이는 입력 LED가 켜지는 시점부터 출력 전압이 논리 로우 레벨로 떨어지는 시점까지의 지연입니다.(논리 하이로):
• 유사하게, 최대 2.0 µs (4.1kΩ) 및 0.9 µs (1.9kΩ). 이는 입력 LED가 꺼지는 시점부터 출력 전압이 논리 하이 레벨로 상승하는 시점까지의 지연입니다.공통 모드 과도 내성 (CMTI):_CM핵심 견고성 지표입니다. 장치는 올바른 출력 논리 상태(하이 및 로우 모두)를 유지하면서 최소 1000 V/μs(일반적)의 공통 모드 전압 변화율(dV

/dt)을 견디도록 테스트됩니다. 테스트는 10V 피크-투-피크 공통 모드 펄스를 사용합니다. 높은 CMTI는 절연 장벽을 가로지르는 노이즈 스파이크로 인한 오작동을 방지합니다.

3. 핀 구성 및 기능 설명

• 장치는 8핀 SOP 패키지를 사용합니다. 핀아웃은 다음과 같습니다:핀 1, 4:
• 연결 없음 (NC). 이 핀들은 내부적으로 연결되지 않았으며, PCB 레이아웃에서 차폐를 위해 플로팅 상태로 두거나 접지에 연결할 수 있습니다.핀 2:
• 입력 적외선 LED의 애노드.핀 3:
• 입력 적외선 LED의 캐소드.핀 5:
• 출력측 회로의 접지 (GND).핀 6:_OUT출력 전압 (V_CC). 이는 광검출기의 오픈 컬렉터 출력입니다. V
• 로의 외부 풀업 저항이 필요합니다.핀 7:_B스트로브 또는 바이어스 전압 (V
• ). 설명("스트로브 가능 출력")에 따르면, 이 핀은 노이즈 감소 또는 다중 장치 멀티플렉싱을 위해 출력단을 활성화 또는 비활성화하는 수단을 제공할 가능성이 있습니다. 데이터시트는 이 핀에 대한 상세한 애플리케이션 정보를 제공하지 않으므로 제조사의 애플리케이션 노트를 참조하는 것이 좋습니다.핀 8:_CC출력측의 공급 전압 (V

). 3.3V 또는 5V를 허용합니다.

4. 애플리케이션 가이드라인 및 설계 고려사항

• 4.1 대표적인 애플리케이션 시나리오모터 드라이브/인버터의 게이트 드라이브 절연:
• IGBT 또는 MOSFET용 고전압, 노이즈가 많은 게이트 드라이버 회로로부터 저전압 마이크로컨트롤러 PWM 신호를 절연합니다. 높은 CMTI가 여기서 필수적입니다.스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS)의 피드백 루프 절연:
• 2차(출력)측에서 1차측 컨트롤러로 절연된 전압/전류 피드백을 제공하여 안전성과 규제를 보장합니다.통신 인터페이스 절연:
• 직렬 데이터 라인(예: RS-485, CAN, UART)을 절연하여 그라운드 루프를 차단하고 민감한 논리를 과도 현상으로부터 보호합니다.논리 레벨 변환 및 접지 분리:
• 다른 접지 전위 또는 논리 전압 레벨(예: 3.3V LVTTL에서 5V CMOS로)을 가진 시스템 간 인터페이싱.펄스 트랜스포머 또는 느린 포토트랜지스터 커플러 대체:

비슷하거나 더 나은 속도로 더 작고, 더 통합적이며, 잠재적으로 더 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

• 4.2 주요 설계 고려사항입력 전류 제한 저항:_F입력 LED와 항상 직렬 저항을 사용하여 순방향 전류(I_{)를 안전한 값(일반적으로 데이터시트의 테스트 조건에 따라 5mA ~ 16mA 사이)으로 제한해야 합니다. 저항 값은 R}limit_{= (V}drive_F- V_F.
• ) / I로 계산됩니다._CC출력 풀업 저항:_L핀 6의 오픈 컬렉터 출력은 V
  • 로의 외부 풀업 저항이 필요합니다. 이 저항의 값(R_L)은 중요한 트레이드오프입니다:더 작은 R_PLH(예: 1.9kΩ):_OL더 빠른 상승 시간(더 낮은 T_CC)과 더 강한 풀업을 제공하지만, 출력이 로우일 때 전력 소비가 증가합니다(I_L= V
  • /R_L). 출력의 전류 싱크 능력을 초과하지 않도록 확인하십시오.더 큰 R
• (예: 4.1kΩ 또는 10kΩ):전력 소비를 줄이지만 상승 시간이 느려지고 노이즈 피크업에 더 취약할 수 있습니다._CC전원 공급 디커플링:
• 핀 8(V)과 핀 5(GND) 근처에 0.1µF 세라믹 커패시터를 배치하여 고속 스위칭을 위한 국부적이고 낮은 임피던스의 전류원을 제공하고 노이즈를 필터링합니다.
• 높은 CMTI를 위한 PCB 레이아웃:_B높은 공통 모드 과도 내성을 유지하기 위해 절연 장벽을 가로지르는 기생 커패시턴스를 최소화하십시오. 이는 PCB 상에서 입력 및 출력 트레이스를 물리적으로 분리하고, 병렬 배치를 피하며, 안전 표준에 명시된 권장 크리피지 및 클리어런스 거리를 따르는 것을 의미합니다.스트로브 핀 (V_CC) 사용법:

스트로브 기능이 필요하지 않은 경우, 이 핀은 제조사의 권장 사항(종종 V

에 연결하거나 플로팅 상태로 둠)에 따라 연결해야 합니다. 데이터시트에 명시적인 지침이 부족하므로 확인이 필요합니다.

5. 기계적, 패키징 및 조립 정보

5.1 패키지 치수 및 장착

장치는 8핀 SOP(소형 아웃라인 패키지)에 장착됩니다. 데이터시트에는 주요 치수(길이, 너비, 높이, 리드 피치 등)가 포함된 패키지 도면이 포함되어 있습니다. 설계자는 PCB 풋프린트 생성 시 이 치수를 준수해야 합니다.

• 표면 실장을 위한 권장 패드 레이아웃은 일반적으로 리플로우 솔더링 동안 신뢰할 수 있는 솔더 조인트 형성을 보장하기 위해 제공됩니다. 이 레이아웃은 열 완화 및 적절한 솔더 필렛을 고려합니다.5.2 솔더링 및 취급_SOL리플로우 솔더링:
• 장치는 최대 솔더링 온도(T) 260°C를 10초 동안 견딜 수 있습니다. 표준 무연 리플로우 프로파일(IPC/JEDEC J-STD-020)이 일반적으로 적용 가능합니다.
• 습기 민감도:SOP 패키지는 일반적으로 습기에 민감합니다. 장치가 드라이 팩으로 공급된 경우, 솔더링 전 노출 시간 한도를 초과하면 제조사의 지침에 따라 베이킹해야 합니다.

보관 조건:

절대 최대 보관 온도 범위는 -40°C ~ +125°C입니다. 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오.6. 주문 정보 및 모델 구분

• 부품 번호는 다음 형식을 따릅니다:EL050L(Z)-V
• EL050L:시리즈의 기본 부품 번호.
  • (Z):
  • 테이프 및 릴 옵션.
  • 없음: 100개 단위의 튜브 포장.
• (TA): TA 타입 테이프 및 릴, 릴당 2000개.(TB): TB 타입 테이프 및 릴, 릴당 2000개.

-V:

• 장치가 VDE 표준 인증을 받았음을 나타내는 선택적 접미사. 생략된 경우 장치는 표준 승인(UL, cUL 등)을 받았습니다.예시:
• EL050L:튜브 포장의 표준 부품.
• EL050L-V:튜브 포장의 VDE 인증 부품.

EL050L(TA)-V:

TA 타입 테이프 및 릴 포장의 VDE 인증 부품.

• 7. 기술 비교 및 FAQ7.1 다른 절연기 유형과의 비교
• vs. 기존 포토트랜지스터 커플러:EL050L은 집적 논리 게이트 출력단으로 인해 훨씬 빠릅니다(1Mbit/s vs. 종종 <100kbit/s). 이는 수동 포토트랜지스터에 의존하지 않고 능동적으로 출력을 구동합니다.
• vs. 디지털 절연기(CMOS 기반):디지털 절연기는 RF 또는 커패시티브 커플링을 사용하며 훨씬 더 높은 속도(예: 100Mbit/s+)와 더 낮은 전력 소비를 달성할 수 있습니다. 그러나 EL050L과 같은 포토커플러는 일반적으로 더 높은 고유 절연 전압과 자기장의 영향을 받지 않는 갈바닉 광학 절연으로 인한 장기적인 신뢰성을 제공합니다.

vs. 펄스 트랜스포머:

EL050L은 정적 DC 레벨 변환을 제공하는 반면, 트랜스포머는 AC 신호만 전달합니다. 또한 더 작고 신호 형성을 위한 복잡한 드라이버 회로가 필요하지 않습니다.

7.2 자주 묻는 질문 (파라미터 기반)_{Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 입력 LED를 직접 구동할 수 있나요?}A: 아니요. 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 5V MCU 핀의 경우, V_Fdrive_F=5V입니다. V_{≈1.5V이고 원하는 I}=10mA라고 가정하면, R

limit_L= (5V - 1.5V) / 0.01A = 350Ω입니다. 330Ω 또는 360Ω 저항이 적합할 것입니다.

Q: 출력에 어떤 값의 풀업 저항(R_CC)을 사용해야 하나요?_OLA: 속도와 전력 요구 사항에 따라 다릅니다. 최대 속도를 위해 1.9kΩ을 사용하십시오(V_IL=3.3V, I_OL≈1.7mA). 더 낮은 전력과 중간 속도를 위해 4.7kΩ 또는 10kΩ이 일반적입니다. 선택한 I_OL.

에서 부하의 입력 논리-로우 임계값(V

)이 포토커플러의 V_F보다 안전하게 높은지 확인하십시오.

Q: CTR 범위가 넓습니다(7% ~ 50%). 이것이 제 설계에 어떤 영향을 미치나요?

A: 출력이 항상 충분한 전류를 싱크하여 유효한 논리-로우 전압에 도달할 수 있도록 최악의 경우 최소 CTR(데이터시트의 특정 조건에서 5%)을 기준으로 설계해야 합니다. 최소 CTR로 설계 마진이 부족한 경우 입력 LED 전류(I

)를 증가시켜야 할 수 있습니다.

Q: 3750Vrms의 절연 등급이 제 산업용 애플리케이션에 충분한가요?

A: 3750Vrms는 많은 산업 제어 시스템에서 기능적 절연을 위한 표준 등급입니다. 강화 절연 또는 더 높은 전원 전압(예: 480VAC 3상)이 있는 애플리케이션의 경우, 장치의 등급이 필요한 동작 전압, 오염도 및 재료 그룹 기준을 충족하는지 확인하기 위해 특정 안전 표준(IEC/UL 60747-5-5)을 확인해야 합니다.

8. 동작 원리 및 기술 트렌드

8.1 동작 원리