8핀 SOP 고속 1Mbit/s 트랜지스터 포토커플러 EL045X EL050X 시리즈 데이터시트 - SO-8 패키지 - 전압 5V/15V/30V

1. 제품 개요

EL045X 및 EL050X 시리즈는 까다로운 전자 회로에서 신호 절연을 위해 설계된 고속 트랜지스터 출력 포토커플러(옵토커플러)입니다. 각 장치는 고속 광검출 트랜지스터에 광학적으로 결합된 적외선 발광 다이오드(LED)를 통합합니다. 핵심 설계 특징은 포토다이오드 바이어스와 출력 트랜지스터의 컬렉터를 위한 별도의 연결이 제공된다는 점입니다. 이 설계는 기존 포토트랜지스터 커플러에 비해 입력 트랜지스터의 베이스-컬렉터 커패시턴스를 줄여 스위칭 속도를 크게 향상시킵니다. 이 장치는 표준 SO-8 풋프린트를 따르는 소형 8핀 SOP 패키지에 장착되어 공간이 제한된 응용 분야에 적합합니다.

이 시리즈의 핵심 장점은 고속 데이터 전송 능력(최대 1 Mbit/s)과 견고한 전기적 절연의 결합에 있습니다. 높은 공통 모드 과도 내성(CMTI)을 제공하며, 특히 EL0453 변종은 최소 15 kV/µs를 보장하여 모터 드라이브 및 스위치 모드 전원 공급 장치와 같은 잡음이 많은 환경에 이상적입니다. 이 시리즈는 넓은 작동 온도 범위, 국제 안전 및 환경 표준(UL, cUL, VDE, RoHS, 할로겐 프리, REACH) 준수, 다양한 응용 요구에 맞는 서로 다른 전류 전달율(CTR) 등급으로 제공되는 특징이 있습니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 근처에서 장치를 지속적으로 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 입력 (LED 측):최대 연속 순방향 전류(I_F)는 25 mA입니다. 펄스 조건(50% 듀티 사이클, 1ms 펄스 폭)에서 최대 50 mA의 피크 순방향 전류(I_FP)를 처리할 수 있습니다. 매우 짧은 펄스(≤ 1µs, 300 pps)에 대해 1A의 매우 높은 피크 과도 전류(I_Ftrans)가 허용됩니다. 최대 역전압(V_R)은 5V입니다.
• 출력 (검출기 측):평균 출력 전류(I_O(AVG))는 8 mA를 초과해서는 안 되며, 피크 출력 전류(I_O(PK)) 한계는 16 mA입니다. 출력 전압(V_O)은 -0.5V에서 +20V까지, 공급 전압(V_CC)은 -0.5V에서 +30V까지 범위를 가질 수 있습니다.
• 절연 및 열:이 장치는 높은 절연 전압(V_ISO) 3750 V_rms(1분 동안 테스트)을 제공합니다. 작동 온도 범위(T_OPR)는 -55°C에서 +100°C까지 매우 넓습니다. 최대 납땜 온도는 10초 동안 260°C입니다.

2.2 전기 및 전달 특성

이 파라미터는 달리 명시되지 않는 한 0°C에서 70°C의 작동 온도 범위에서 보장됩니다.

• 입력 특성:LED의 일반적인 순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F) 16 mA에서 1.45V이며, 최대 1.8V입니다. 순방향 전압은 약 -1.9 mV/°C의 음의 온도 계수를 가집니다.
• 출력 특성:핵심 파라미터에는 로직 하이 출력 전류(I_OH)가 매우 낮은(누설 수준, 일반적으로 V_CC=5.5V에서 0.001 µA) 것과 로직 로우(I_CCL, ~140 µA) 및 로직 하이(I_CCH, ~0.01 µA) 상태에서의 공급 전류가 포함됩니다.
• 전류 전달율 (CTR):이는 포토커플러의 효율성을 정의하는 중요한 파라미터입니다. 이 시리즈는 서로 다른 CTR 등급으로 제공됩니다:
  • EL0500:CTR 최소 7%, 최대 50% (일반 테스트: I_F=16mA, V_O=0.4V).
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:CTR 최소 19%, 최대 50% (일반 테스트: I_F=16mA, V_O=0.4V).
  특정 조건(예: EL0500의 경우 5%, 다른 모델의 경우 V_O=0.5V에서 15%)에서 보장된 낮은 CTR도 명시되어 있어 덜 이상적인 조건에서도 기능을 보장합니다.
• 로직 로우 출력 전압 (V_OL):장치가 "ON" 상태일 때 출력에서의 최대 전압입니다. 일반적으로 0.18V이며, 부하 전류(I_O)에 따라 0.4V 또는 0.5V 미만으로 보장됩니다.

2.3 스위칭 특성

표준 조건(I_F=16mA, V_CC=5V, T_A=0 to 70°C)에서 측정된 이 파라미터는 장치의 속도를 정의합니다.

• 전파 지연:
  • EL0500:로직 로우(t_PHL) 및 로직 하이(t_PLH)로의 전파 지연 시간은 4.1 kΩ 부하 저항(R_L)을 사용할 때 최대 2.0 µs입니다.
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:1.9 kΩ 부하 저항을 사용하여 t_PHL와 t_PLH가 최대 1.0 µs로 더 빠른 스위칭을 제공합니다.
• 공통 모드 과도 내성 (CMTI):이는 장치의 입력과 출력 접지 사이의 빠른 전압 과도를 제거하는 능력을 측정합니다. 절연 시스템에서 노이즈 내성을 위한 중요한 파라미터입니다.
  • EL0453:공통 모드 전압(V최소) 1500V 피크-투-피크에서_CMCMTI 15,000 V/µs의 우수한 성능을 제공합니다.
  • EL0500 / EL0501 / EL0452:V일반=10V p-p에서_CMCMTI 1,000 V/µs를 가집니다.
  CMTI는 출력이 로직 하이(CM_H) 및 로직 로우(CM_L) 상태로 유지될 때 별도로 명시됩니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 전기-광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 텍스트에 제공되지 않지만, 이러한 장치의 표준 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 전류 전달율 (CTR) 대 순방향 전류 (I_F):LED 구동 전류에 따라 효율이 어떻게 변하는지 보여주며, 일반적으로 특정 I_F.
• 에서 정점에 도달합니다._ACTR 대 주변 온도 (T):
• 결합 효율의 온도 의존성을 보여주며, 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다._L전파 지연 대 부하 저항 (R):
• 출력 부하가 스위칭 속도에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다._F순방향 전압 (V_F) 대 순방향 전류 (I):
• 입력 LED의 표준 I-V 곡선입니다.출력 포화 전압 대 출력 전류:

포토트랜지스터가 포화 상태일 때 컬렉터-이미터 전압과 전류 사이의 관계를 보여줍니다.

이 곡선은 설계자가 회로 성능을 최적화하고 적절한 작동점을 선택하며 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 핀 구성 및 기능

• 이 장치는 8핀 SOP 패키지를 사용합니다. 서로 다른 부품 번호에 해당하는 두 가지 주요 핀아웃 구성이 있습니다:
  1. EL0500 / EL0501의 경우:
  2. 1. 연결 없음
  2. 애노드 (LED +)3. 캐소드 (LED -)4. 연결 없음5. 접지 (GND)_OUT)6. 출력 (V_B7. 바이어스 전압 (V) - 이 핀은 속도 향상을 위한 핵심입니다._CC)
• 8. 공급 전압 (V
  1. EL0452 / EL0453의 경우:
  2. 1. 연결 없음
  2. 애노드 (LED +)3. 캐소드 (LED -)4. 연결 없음5. 접지 (GND)_OUT)6. 출력 (V7. 연결 없음_CC)

8. 공급 전압 (V_BEL0500/01의 V

핀(핀 7)의 존재는 포토다이오드의 외부 바이어스를 허용하며, 이는 더 높은 속도를 달성하는 메커니즘입니다. EL0452/43 변종은 이 바이어스 네트워크가 내부적으로 구성되어 있을 가능성이 높습니다.

5. 응용 가이드라인

5.1 대표적인 응용 회로

• 데이터시트에는 스위칭 시간과 공통 모드 과도 내성을 측정하기 위한 참조 테스트 회로(그림 8 & 9)가 포함되어 있습니다. 이 회로는 구현을 위한 가이드 역할을 합니다:스위칭 시간 테스트 회로:_CC일반적으로 전류 제한 저항을 통해 펄스 발생기로 입력 LED를 구동하는 것을 포함합니다. 출력은 풀업 저항(R_L= 명시된 대로 4.1kΩ 또는 1.9kΩ)을 통해 V
• 에 연결되고 오실로스코프로 모니터링됩니다. 전파 지연은 입력 및 출력 파형의 50% 지점 사이에서 측정됩니다.과도 내성 테스트 회로:_CM단락된 입력 핀(1-4)과 단락된 출력 핀(5-8) 사이에 고전압, 빠르게 상승하는 공통 모드 펄스(V

)를 인가하는 것을 포함합니다. 출력 상태는 과도 현상으로 인해 잘못 토글되지 않도록 모니터링됩니다.

• 5.2 설계 고려사항LED 전류 제한:_F순방향 전류(I_F)를 설정하기 위해 입력 LED와 직렬로 외부 저항을 사용해야 합니다. 이 값은 공급 전압, LED의 순방향 전압(V_F), 그리고 원하는 I
• (종종 최적 속도/CTR를 위해 16 mA)를 기반으로 계산됩니다._L출력 부하 저항 (R):_L풀업 저항의 선택은 스위칭 속도, 전력 소비 및 논리 레벨에 영향을 미칩니다. 더 작은 R_L은 더 빠른 상승 시간을 제공하지만 출력이 로우일 때 전력 소산을 증가시킵니다. 데이터시트는 EL0500의 경우 R
• =4.1kΩ, 다른 모델의 경우 1.9kΩ으로 테스트 조건을 명시합니다.노이즈 내성:
• 전기적으로 잡음이 많은 환경(모터 드라이브, 산업 제어)에서 응용하는 경우, 높은 보장 CMTI를 위해 EL0453 변종을 선택하는 것이 중요합니다. 짧은 트레이스와 장치 핀 근처에 디커플링 커패시터를 배치한 적절한 PCB 레이아웃도 필수적입니다.CTR 열화:

모든 옵토커플러와 마찬가지로, 이 장치의 CTR은 시간이 지남에 따라 점차 감소하며, 특히 고온 및 높은 LED 전류에서 작동할 때 더욱 그렇습니다. 설계는 제품의 예상 수명 동안 회로 기능을 보장하기에 충분한 마진을 포함해야 합니다.

6. 기술 비교 및 선택 가이드

• EL045X/EL050X 시리즈는 다양한 요구에 맞춤화된 여러 옵션을 제공합니다:EL0500 대 EL0501 / EL0452 / EL0453:
• 주요 차이점은 전류 전달율(CTR)입니다. EL0500은 더 낮은 최소 CTR(7% 대 19%)을 가져 입력 구동 전류를 더 높게 할 수 있는 응용 분야에 적합합니다. 다른 모델은 더 높은 감도를 제공합니다.EL0453 대 기타:EL0453은보장된 최소
• 15 kV/µs의 공통 모드 과도 내성으로 인해 두드러집니다. 이는 스위칭 전원 공급 장치 피드백 루프 또는 모터 드라이브 인버터 게이트 드라이브와 같이 전압 스파이크가 일반적인 고잡음 절연 응용 분야에서 선호되는 선택입니다. 다른 변종은 일반적인 CMTI 1000 V/µs를 명시합니다.핀 구성:_BEL0500/01은 활성 V

핀(7)을 가지지만, EL0452/43은 NC로 되어 있습니다. 이는 속도 최적화를 위한 내부 설계 차이를 반영합니다.선택 요약:

가장 높은 노이즈 내성을 위해 EL0453을 선택하십시오. 더 높은 감도와 표준 속도를 위해 EL0501/EL0452를 선택하십시오. 낮은 CTR이 허용되고 구동 전류가 제약이 아닌 비용 민감한 응용 분야를 위해 EL0500을 선택하십시오.

7. 패키징 및 주문 정보

• 이 장치는 생산 요구에 맞는 다양한 패키징 옵션으로 제공됩니다.표준 패키징:
• 튜브당 100개.테이프 및 릴 옵션:
• TA 또는 TB 릴 타입으로 제공되며, 릴당 2000개를 포함합니다. 이는 자동화된 표면 실장 조립에 적합합니다.VDE 옵션:
• 부품은 VDE 인증( "-V" 접미사로 표시)으로 주문할 수 있습니다.부품 번호:
  • 부품 번호는 다음 형식을 따릅니다: EL050X(Z)-V 또는 EL045X(Z)-V, 여기서:
  • X = 장치 번호 (EL050x의 경우 0,1; EL045x의 경우 2,3).
  • Z = 테이프 및 릴 옵션 (TA, TB, 또는 튜브의 경우 공백).
  -V = 선택적 VDE 인증.

예: EL0453(TA)-V는 VDE 승인을 받은 TA 테이프 및 릴 패키징의 EL0453 장치를 나타냅니다.

8. 동작 원리_B이 장치는 전기적 절연을 위한 광학적 결합 원리로 작동합니다. 입력 측에 적용된 전기 신호는 적외선 LED가 전류에 비례하는 빛을 방출하게 합니다. 이 빛은 절연 간격(일반적으로 투명 유전체)을 통과하여 출력 측의 광검출기에 도달합니다. 이 시리즈에서 검출기는 고속 트랜지스터의 베이스에 연결된 광감지 다이오드입니다. 일부 변종의 별도 바이어스 핀(V_{)은 포토다이오드를 미리 바이어스할 수 있게 하여 접합 커패시턴스를 최소화합니다. 빛이 포토다이오드에 닿으면 트랜지스터의 베이스를 직접 구동하여 켜는 전류를 생성합니다. 이 설계는 표준 포토트랜지스터의 베이스-컬렉터 접합과 관련된 큰 밀러 커패시턴스를 피하여 최대 1 Mbit/s까지 훨씬 더 빠른 스위칭 속도를 가능하게 합니다. 광 경로는 갈바닉 절연을 제공하여 고전압(최대 3750 V}rms

)을 차단하고 입력 및 출력 회로 사이의 공통 모드 노이즈를 제거합니다.

• 9. 응용 시나리오스위치 모드 전원 공급 장치 (SMPS) 피드백 루프:
• 2차 측에서 1차 측 컨트롤러로 절연된 전압 피드백을 제공하며, 루프 안정성을 위한 속도와 스위칭 노이즈를 견딜 수 있는 높은 CMTI가 모두 필요합니다.모터 드라이브 인버터 절연:
• 가변 주파수 드라이브에서 IGBT 또는 MOSFET에 대한 게이트 구동 신호를 절연합니다. EL0453의 높은 CMTI는 높은 dv/dt 과도 현상으로 인한 잘못된 트리거링을 방지하는 데 필수적입니다.산업 통신 인터페이스:
• 절연된 RS-485, CAN 또는 Profibus 네트워크용 라인 리시버 역할을 하여 민감한 논리 회로를 접지 루프 및 서지로부터 보호합니다.통신 장비:
• 라인 카드 또는 인터페이스 모듈에서 신호 절연을 제공합니다.저속 포토트랜지스터 커플러 대체:
• 보드 풋프린트(SO-8 호환)를 변경하지 않고 기존 설계를 업그레이드하여 더 높은 데이터 속도를 달성합니다.가전 제어:

사용자 인터페이스 마이크로컨트롤러를 전원 스위칭 섹션(예: 세탁기, 에어컨)으로부터 절연합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1: EL0500과 EL0501의 주요 차이점은 무엇입니까?

A1: 주요 차이점은 보장된 최소 전류 전달율(CTR)입니다. EL0500은 EL0501(19%)에 비해 더 낮은 최소 CTR(지정된 조건에서 7%)을 가집니다. 이는 EL0501이 더 민감하여 동일한 출력을 달성하기 위해 약간 더 낮은 입력 LED 전류로 작동할 수 있음을 의미하지만, EL0500은 더 높은 구동 전류를 위해 설계된 회로에서 충분하고 더 비용 효율적일 수 있습니다.

Q2: 언제 EL0453 변종을 특별히 선택해야 합니까?A2: 절연된 접지 사이에 매우 높은 전기적 노이즈와 빠른 전압 과도 현상이 있는 환경에서 응용 프로그램이 작동할 때 EL0453을 선택해야 합니다. 그보장된 최소

15 kV/µs의 공통 모드 과도 내성은 모터 드라이브, 고출력 스위치 모드 전원 공급 장치 또는 다른 변종이 잘못된 스위칭을 경험할 수 있는 산업 제어 시스템에서 신뢰할 수 있는 작동을 위해 필수적입니다._{Q3: LED 전류 제한 저항(R}series

)의 값을 어떻게 선택합니까?_{A3: 옴의 법칙을 사용하십시오: R}series_{= (V}supply_F- V_F) / I_F. V_F는 LED 순방향 전압입니다(설계 마진을 위해 최대 1.8V 사용). I_{는 원하는 작동 전류입니다(16 mA는 최적 성능을 위한 일반적인 테스트 조건). 5V 공급의 경우: R}series

≈ (5V - 1.8V) / 0.016A ≈ 200 Ω. 항상 저항의 전력 소산을 확인하십시오.

Q4: 이 포토커플러를 아날로그 신호 절연에 사용할 수 있습니까?

A4: 가능하지만, 트랜지스터 출력과 비선형 CTR 특성으로 인해 주로 디지털(켜기/끄기) 신호 절연을 위해 설계되었습니다. 선형 아날로그 절연을 위해서는 전용 선형 옵토커플러 또는 절연 증폭기가 더 적절한 선택이 될 것입니다._BQ5: EL0500/01의 V

핀의 목적은 무엇입니까?_BA5: V