8핀 DIP 와이드 바디 고속 1Mbit/s 트랜지스터 포토커플러 ELW135 ELW136 ELW4503 데이터시트 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ELW135, ELW136 및 ELW4503은 고속 신호 격리가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고속 트랜지스터 출력 포토커플러(옵토아이솔레이터)입니다. 각 장치는 고속 포토검출 트랜지스터에 광학적으로 결합된 적외선 발광 다이오드를 통합합니다. 핵심 설계 특징은 포토다이오드 바이어스와 출력 트랜지스터의 콜렉터를 위한 별도의 연결이 제공된다는 점입니다. 이 설계는 입력 트랜지스터의 베이스-콜렉터 커패시턴스를 감소시켜 스위칭 속도를 크게 향상시키며, 기존 포토트랜지스터 커플러보다 몇 배 더 나은 성능을 제공합니다. 이 장치들은 8핀 듀얼 인라인 패키지(DIP) 와이드 바디에 실장되어 있으며, 스루홀(와이드 리드 간격) 및 표면 실장 장치(SMD) 옵션으로 제공됩니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 제품군의 주요 장점은 고속(1 Mbit/s 데이터 속도)과 견고한 격리(5000 V_rms)의 결합입니다. 이는 현대 디지털 시스템에서 느린 포토트랜지스터 커플러를 대체하는 데 적합합니다. 이들은 -55°C에서 +100°C까지의 넓은 온도 범위에서 안정적으로 동작하도록 설계되었으며, 0°C에서 70°C까지의 성능이 보장됩니다. 주요 타겟 응용 분야에는 통신 인터페이스의 라인 리시버, 모터 구동 회로의 파워 트랜지스터 격리, 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS)의 피드백 루프, 고속 로직 그라운드 격리, 통신 장비 및 다양한 가전 제품이 포함됩니다. 이 장치들은 무연 및 RoHS 지침을 준수하며, UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO를 포함한 주요 국제 안전 기관의 승인을 받았습니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기 및 성능 파라미터에 대한 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 입력 (LED):연속 순방향 전류(I_F)는 25 mA로 정격화되어 있습니다. 펄스 동작의 경우, 피크 순방향 전류(I_FP) 50 mA가 50% 듀티 사이클 및 1ms 펄스 폭에서 허용됩니다. 매우 짧은 펄스(≤1μs) 및 낮은 반복율(300 pps)에서 1A의 매우 높은 피크 과도 전류(I_Ftrans)가 허용되며, 서지 내성 테스트에 유용합니다. LED 양단의 최대 역전압(V_R)은 5V입니다.
• 출력 (포토트랜지스터):ELW135/136의 경우, 이미터-베이스 역전압(V_EBR)은 5V이며, 베이스 전류(I_B)는 5 mA로 제한됩니다—베이스 핀이 외부에서 사용되는 경우 관련이 있습니다. 평균 출력 전류(I_O(AVG))는 8 mA이며, 피크(I_O(PK))는 16 mA입니다. 출력 전압(V_O)은 출력 그라운드에 대해 -0.5V에서 +20V까지 스윙할 수 있습니다.
• 시스템:출력 측의 공급 전압(V_CC)은 -0.5V에서 +30V까지 범위를 가질 수 있습니다. 격리 전압(V_ISO)은 입력 측과 출력 측(핀 1-4 단락 대 핀 5-8 단락) 사이에 1분 동안 적용되는 5000 V_rms입니다. 이 장치는 260°C에서 최대 10초 동안 납땜될 수 있습니다.

2.2 전기 및 전달 특성

이 파라미터들은 별도로 명시되지 않는 한 동작 온도 범위(0°C ~ 70°C)에서 보장되며, 25°C에서의 일반적인 값이 제공됩니다.

• 입력 LED:순방향 전압(V_F)은 I_F=16mA에서 일반적으로 1.45V이며, 최대 1.8V입니다. 약 -1.9 mV/°C의 음의 온도 계수를 가집니다.
• 출력 암전류:논리 하이 출력 전류(I_OH), 기본적으로 포토트랜지스터의 누설 또는 "암" 전류는 매우 낮습니다(V_CC=15V, 25°C에서 최대 1 µA). 이는 우수한 OFF 상태 격리를 보장합니다.
• 공급 전류:논리 로우 공급 전류(I_CCL)는 LED가 켜져 있을 때(I_F=16mA) 일반적으로 110 µA입니다. 반면 논리 하이 공급 전류(I_CCH)는 LED가 꺼져 있을 때 일반적으로 0.01 µA입니다.
• 전류 전달율 (CTR):이는 포토커플러의 효율성을 정의하는 중요한 파라미터입니다. ELW135은 7% ~ 50%(최소 ~ 최대)의 CTR 범위를 가지며, ELW136 및 ELW4503은 19% ~ 50%의 범위를 가집니다. 테스트 조건은 I_F=16mA, V_O=0.4V, V_CC=4.5V, 25°C입니다. 데이터시트는 또한 약간 다른 조건(V_O=0.5V)에서 ELW135은 5%, ELW136/ELW4503은 15%의 최소 CTR 값을 명시하며, 이는 설계 마진에 중요합니다.
• 논리 로우 출력 전압 (V_OL):이는 출력 트랜지스터의 포화 전압을 지정합니다. I_O=1.1mA인 ELW135의 경우, V_OL는 일반적으로 0.18V(최대 0.4V)입니다. I_O=3mA인 ELW136/ELW4503의 경우, V_OL는 일반적으로 0.25V(최대 0.4V)입니다. 이러한 낮은 값은 디지털 로직 인터페이스에서 우수한 노이즈 마진을 달성하는 데 중요합니다.

2.3 스위칭 특성

스위칭 성능은 I_F=16mA 및 V_CC=5V로 측정됩니다. 부하 저항(R_L) 값은 모델 간에 CTR 및 출력 구동 능력에 맞게 다릅니다.

• 전파 지연:
  • ELW135:논리 로우로의 전파 지연 시간(t_PHL)은 R_L=4.1 kΩ에서 일반적으로 0.36 µs(최대 2.0 µs)입니다. 논리 하이로의 전파 지연 시간(t_PLH)은 일반적으로 0.45 µs(최대 2.0 µs)입니다.
  • ELW136 / ELW4503:이 더 빠른 변종들은 t_PHL이 일반적으로 0.32 µs(최대 1.0 µs)이고, t_PLH이 일반적으로 0.25 µs(최대 1.0 µs)이며, R_L=1.9 kΩ입니다.
• 공통 모드 과도 내성 (CMTI):이는 입력과 출력 그라운드 사이의 빠른 전압 과도를 제거하는 장치의 능력을 측정합니다. V/µs로 지정됩니다.
  • ELW135/136:둘 다 하이 및 로우 출력 상태 모두에 대해 최소 1000 V/µs의 CMTI를 가지며, 10V_p-p공통 모드 펄스로 테스트됩니다.
  • ELW4503:이 모델은 최소 15,000 V/µs의 CMTI로 우수한 노이즈 내성을 제공하며, 훨씬 더 큰 1500V_p-p펄스로 테스트됩니다. 이는 모터 드라이브와 같은 고노이즈 환경에 특히 적합합니다.

3. 핀 구성 및 기능적 차이점

8핀 DIP 패키지는 장치 유형 간에 주요 변형이 있는 표준화된 핀아웃을 가집니다.

• 핀 1 & 4:모든 모델에서 연결 없음(NC).
• 핀 2 & 3:각각 입력 LED의 애노드와 캐소드.
• 핀 5:출력 측의 그라운드(GND).
• 핀 6:출력 전압(V_OUT), 포토트랜지스터의 콜렉터.
• 핀 7:이 핀은 다릅니다.ELW135 및 ELW136의 경우, 포토다이오드 바이어스 전압(V_B)입니다. 이 핀을 연결하는 것은 고속 동작을 달성하는 데 필수적입니다.ELW4503의 경우, 핀 7은 연결 없음(NC)입니다. 고속 바이어싱은 ELW4503 내부에서 처리되는 것으로 보입니다.
• 핀 8:출력 측의 공급 전압(V_CC).

회로도는 내부 연결을 보여줍니다: 포토다이오드(트랜지스터의 베이스를 구동)는 핀 7(V_B)과 핀 6(V_OUT/콜렉터) 사이에 연결됩니다. 포토트랜지스터의 이미터는 핀 5(GND)에 연결됩니다.

4. 응용 제안

4.1 대표적인 응용 회로

이 포토커플러들은 디지털 신호 격리에 이상적입니다. 일반적인 회로는 입력 LED를 전류 제한 저항과 직렬로 마이크로컨트롤러 또는 논리 게이트 출력에 연결하는 것을 포함합니다. 출력 측에서는 풀업 저항(R_L)이 V_CC(핀 8)과 V_OUT(핀 6) 사이에 연결됩니다. R_L의 값은 원하는 스위칭 속도, 출력 전류 및 장치의 CTR에 따라 데이터시트 표에 명시된 대로 선택해야 합니다(예: 스위칭 테스트용 ELW135은 4.1 kΩ, ELW136/4503은 1.9 kΩ). ELW135/136의 경우, 핀 7(V_B)을 반드시 연결해야 하며, 종종 속도 대 감도의 원하는 바이어싱에 따라 저항을 통해 또는 직접 V_CC에 연결합니다.

4.2 설계 고려사항 및 주의점

• 속도 대 CTR 트레이드오프:별도의 베이스 연결(핀 7)은 포토다이오드 바이어스를 조정하여 더 높은 속도를 위해 일부 CTR을 트레이드오프할 수 있게 합니다. 데이터시트 스위칭 사양은 특정 조건에 대해 제공됩니다.
• 모델 선택:일반 목적의 비용 민감한 1Mbit/s 응용 분야에는 ELW135을 선택하십시오. ELW136은 더 높은 최소 CTR을 제공하여 더 많은 출력 전류 구동이 필요한 설계에서 더 나은 마진을 제공합니다. ELW4503은 탁월한 15,000+ V/µs CMTI로 인해 극도로 높은 전기적 노이즈 환경(예: 산업용 모터 제어, 파워 인버터)을 위한 프리미엄 선택입니다.
• 전력 소산:입력 전력(I_F* V_F)이 45 mW를 초과하지 않고, 출력 전력이 100 mW를 초과하지 않도록 하십시오. 주변 온도를 고려하십시오.
• 격리를 위한 레이아웃:높은 격리 등급을 유지하려면 PCB에서 입력 측 트레이스(핀 1-4)와 출력 측 트레이스(핀 5-8) 사이에 충분한 크리피지 및 클리어런스 거리를 확보하십시오. 장치 아래 PCB에 슬롯 또는 배리어를 두는 것이 종종 권장됩니다.

5. 패키징 및 주문 정보

이 장치들은 파트 번호의 접미사로 표시되는 다양한 패키징 옵션으로 제공됩니다.

파트 번호 형식:ELW13XY(Z)-V또는 ELW4503Y(Z)-V

• X= 파트 번호 식별자(ELW135은 5, ELW136은 6).
• Y= 리드 형태 옵션: 표면 실장 리드 형태는 'S', 표준 DIP는 공백.
• Z= 테이프 및 릴 옵션: 'TA' 또는 'TB', 튜브 패키징은 공백.
• V= 선택적 VDE 승인 마킹.

포장 수량:표준 DIP-8 패키지는 40개 단위의 튜브로 공급됩니다. 테이프 및 릴('S(TA)')이 있는 표면 실장 옵션은 500개 단위의 릴로 공급됩니다.

6. 기술 비교 및 자주 묻는 질문

6.1 모델 간 차별화

주요 차별화 요소는 전류 전달율(CTR)과 공통 모드 과도 내성(CMTI)입니다. ELW135은 보장된 CTR이 가장 낮고(7-50%), ELW136은 더 높은 최소 CTR을 가지며(19-50%), ELW4503은 ELW136의 CTR과 일치하지만 훨씬 우수한 CMTI 등급(>15 kV/µs 대 1 kV/µs)을 추가합니다. ELW4503은 또한 핀 7을 NC로 가지므로, 핀 7에 연결이 필요한 ELW135/136에 비해 외부 회로를 단순화합니다.

6.2 파라미터 기반 자주 묻는 질문

• Q: 달성 가능한 최대 데이터 속도는 얼마입니까?A: 이 장치들은 전파 지연 사양을 기반으로 1 Mbit/s 동작을 위해 특성화되었습니다. 실제 최대 속도는 R_L및 입력 구동 조건을 포함한 특정 회로 설계에 따라 다릅니다.
• Q: 3.3V V_CC?를 사용할 수 있습니까? A: 전기적 특성은 V_CC=4.5V 및 5V로 테스트되었습니다. 절대 최대 정격은 -0.5V까지 허용하지만, 3.3V에서의 동작은 가능할 수 있으나 성능(V_OL및 스위칭 시간과 같은)은 제공된 데이터시트에서 완전히 특성화되지 않았으므로 실제 낮은 V_CC조건에서 검증해야 합니다.
• Q: ELW135/136에서 핀 7(V_B)이 왜 중요합니까? A: 핀 7을 연결하면 포토다이오드/베이스 접합에서 전하를 빠르게 제거하는 저임피던스 경로를 제공하여 밀러 커패시턴스 효과를 극적으로 감소시키고 고속 스위칭을 가능하게 합니다. 연결하지 않으면 느린 기존 포토트랜지스터 커플러와 유사한 성능을 보입니다.Q: 내 설계에서 5000V
• rms_{격리를 어떻게 보장합니까? A: 구성 요소 자체가 이 등급을 가지고 있습니다. 시스템 설계자는 PCB 레이아웃이 구성 요소 본체 아래를 포함하여 모든 입력 및 출력 회로 사이에 충분한 크리피지/클리어런스(예: 이 전압 수준에서 안전 표준에 따른 강화 절연용 >8mm)를 유지하도록 해야 합니다.}7. 동작 원리기본 원리는 광전자 격리입니다. 입력 LED에 적용된 전기 신호는 적외선을 방출하게 합니다. 이 빛은 패키지 내부의 광학적으로 투명하지만 전기적으로 절연된 장벽(일반적으로 몰드 컴파운드 또는 에어 갭)을 통과합니다. 빛은 출력 측의 포토다이오드에 의해 검출되어 광전류를 생성합니다. 이러한 고속 장치에서 이 광전류는 통합 바이폴라 트랜지스터의 베이스를 직접 변조합니다. 고속의 핵심은 포토다이오드(ELW135/136의 핀 7)에 대한 별도의 접근성으로, 포토다이오드 커패시턴스를 빠르게 충전/방전하여 트랜지스터의 저장 시간을 최소화하고 따라서 전파 지연 및 상승/하강 시간을 줄입니다.

. Operating Principle

The fundamental principle is optoelectronic isolation. An electrical signal applied to the input LED causes it to emit infrared light. This light traverses an optically transparent but electrically insulating barrier (typically a mold compound or air gap) within the package. The light is detected by a photodiode on the output side, which generates a photocurrent. In these high-speed devices, this photocurrent directly modulates the base of an integrated bipolar transistor. The key to high speed is the separate access to the photodiode (Pin 7 on ELW135/136), which allows the photodiode capacitance to be charged/discharged quickly, minimizing the storage time in the transistor and thus reducing propagation delay and rise/fall times.