Dokumen Teknikal EL827 - Fotokopel 8-Pin DIP - Penebatan 5000Vrms - CTR 50-600%

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL827 mewakili keluarga fotokopel (optokopel) berasaskan fototransistor yang dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin piawai industri. Peranti ini direka untuk menyediakan penebatan elektrik dan penghantaran isyarat antara litar yang beroperasi pada keupayaan voltan atau impedans yang berbeza. Fungsi teras dicapai melalui diod pemancar inframerah (IRED) yang digandingkan secara optik kepada pengesan fototransistor silikon. Konfigurasi ini membolehkan isyarat kawalan melalui dari sisi input ke sisi output sambil mengekalkan tahap penebatan elektrik yang tinggi, yang amat kritikal untuk keselamatan dan kekebalan hingar dalam banyak sistem elektronik.

Kelebihan utama siri ini terletak pada gabungan julat nisbah pemindahan arus (CTR) yang tinggi dan penarafan voltan penebatan yang kukuh. Pakej DIP padat ini boleh didapati dalam beberapa pilihan bentuk kaki, termasuk piawai, jarak kaki lebar, dan jenis pemasangan permukaan, memberikan fleksibiliti untuk proses pemasangan PCB yang berbeza. Peranti ini mematuhi piawaian keselamatan dan alam sekitar antarabangsa utama, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi global.

1.1 Ciri Teras dan Aplikasi Sasaran

Siri EL827 direkabentuk dengan beberapa ciri utama yang menentukan prestasi dan kesesuaian aplikasinya. Nisbah Pemindahan Arus (CTR) tinggi antara 50% hingga 600% (pada IF=5mA, VCE=5V) memastikan pemindahan isyarat yang cekap dengan kepekaan yang baik. Voltan penebatan antara bahagian input dan output dinilai pada 5000 Vrms, menyediakan halangan yang kuat terhadap lonjakan voltan tinggi dan meningkatkan keselamatan sistem.

Produk ini mematuhi peraturan RoHS dan EU REACH. Ia telah menerima kelulusan keselamatan daripada beberapa agensi antarabangsa terkenal termasuk UL, cUL (fail E214129), VDE (fail 132249), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, dan CQC. Pensijilan ini adalah penting untuk produk yang ditujukan untuk pasaran dengan keperluan keselamatan yang ketat.

Aplikasi tipikal untuk siri EL827 termasuk:

• Pengawal Logik Boleh Aturcara (PLC) dan sistem automasi perindustrian.
• Perkakas sistem dan instrumen pengukuran tepat yang memerlukan pemerolehan isyarat bebas hingar.
• Peralatan telekomunikasi untuk penebatan isyarat dan perlindungan antara muka.
• Perkakas rumah, seperti pemanas kipas dan sistem kawalan lain.
• Penghantaran isyarat tujuan am antara litar dengan keupayaan dan impedans yang berbeza, berfungsi sebagai komponen penebatan asas.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci parameter elektrik dan optik peranti. Memahami spesifikasi ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had Maksimum Mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau di bawah had ini tidak dijamin dan harus dielakkan dalam penggunaan biasa. Penarafan dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Sisi Input (Diod):Arus hadapan berterusan (IF) tidak boleh melebihi 60 mA. Arus hadapan puncak ringkas (IFP) 1 A untuk 1 mikrosaat dibenarkan. Voltan songsang maksimum (VR) yang dikenakan pada diod ialah 6 V. Penyerakan kuasa pada sisi input (PD) dihadkan kepada 100 mW.
• Sisi Output (Transistor):Arus pengumpul maksimum (IC) ialah 50 mA. Voltan pengumpul-pemancar (VCEO) boleh sehingga 80 V, manakala voltan pemancar-pengumpul (VECO) dihadkan kepada 7 V. Penyerakan kuasa output (PC) ialah 150 mW.
• Jumlah Peranti dan Persekitaran:Jumlah penyerakan kuasa peranti (PTOT) ialah 200 mW. Voltan penebatan (VISO) antara bahagian input dan output ialah 5000 Vrms (diuji selama 1 minit pada kelembapan relatif 40-60%). Julat suhu operasi (TOPR) adalah dari -55°C hingga +110°C, dan julat suhu penyimpanan (TSTG) adalah dari -55°C hingga +125°C. Suhu pateri (TSOL) tidak boleh melebihi 260°C selama 10 saat semasa pemasangan.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa, biasanya pada Ta=25°C. Ia penting untuk mengira prestasi litar.

Ciri Input (Diod Pemancar Inframerah):

• Voltan Hadapan (VF):Biasanya 1.2V, dengan maksimum 1.4V apabila arus hadapan (IF) 20 mA dikenakan. Parameter ini digunakan untuk menentukan saiz perintang pembatas arus untuk sisi input.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 µA apabila voltan songsang (VR) 4V dikenakan, menunjukkan kebocoran diod dalam keadaan mati.
• Kapasitan Input (Cin):Biasanya 30 pF, maksimum 250 pF (diukur pada 0V, 1 kHz). Ini mempengaruhi prestasi pensuisan frekuensi tinggi.

Ciri Output (Fototransistor):

• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (ICEO):Maksimum 100 nA apabila VCE=20V dan IF=0mA. Ini adalah arus bocor fototransistor apabila tiada cahaya tuju.
• Voltan Pecah:Voltan pecah pengumpul-pemancar (BVCEO) adalah minimum 80V (IC=0.1mA). Voltan pecah pemancar-pengumpul (BVECO) adalah minimum 7V (IE=0.1mA).

Ciri Pemindahan (Prestasi Gandingan):

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ini adalah parameter utama, ditakrifkan sebagai (IC / IF) * 100%. Untuk siri EL827, julatnya adalah dari minimum 50% hingga maksimum 600% di bawah keadaan ujian piawai IF=5mA dan VCE=5V. Julat luas ini mungkin menunjukkan gred atau variasi pengeluaran yang berbeza. Pereka bentuk mesti mengambil kira CTR minimum untuk memastikan transistor output tepu dengan betul.
• Voltan Tepu Pengumpul-Pemancar (VCE(sat)):Biasanya 0.1V, dengan maksimum 0.2V apabila IF=20mA dan IC=1mA. VCE(sat) yang rendah adalah diingini untuk aplikasi pensuisan output untuk meminimumkan kejatuhan voltan.
• Rintangan Penebatan (RIO):Minimum 5 x 10^10 Ω apabila 500V DC dikenakan antara sisi terpencil. Ini menunjukkan penebatan DC yang sangat baik.
• Kapasitan Terapung (CIO):Biasanya 0.6 pF, maksimum 1.0 pF (VIO=0V, f=1MHz). Kapasitan kecil ini menyumbang kepada kekebalan sementara mod sepunya yang tinggi.
• Frekuensi Potong (fc):Biasanya 80 kHz (VCE=5V, IC=2mA, RL=100Ω, titik -3dB). Ini mentakrifkan lebar jalur isyarat kecil peranti.
• Masa Pensisihan:Masa naik (tr) biasanya 3 µs (maks 18 µs), dan masa turun (tf) biasanya 4 µs (maks 18 µs) di bawah keadaan ujian yang ditentukan (VCE=2V, IC=2mA, RL=100Ω). Masa ini menentukan kelajuan pensuisan digital maksimum.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data merujuk kepada lengkung ciri elektro-optik tipikal. Walaupun graf khusus tidak diterbitkan semula dalam teks yang disediakan, tujuannya adalah untuk menggambarkan bagaimana parameter utama berubah dengan keadaan operasi. Pereka bentuk harus merujuk dokumen data penuh untuk graf ini.

Lengkung Tipikal akan termasuk:

• CTR vs. Arus Hadapan (IF):Menunjukkan bagaimana nisbah pemindahan arus berubah dengan arus diod input. CTR selalunya memuncak pada IF tertentu dan mungkin berkurangan pada arus yang sangat tinggi disebabkan pemanasan atau kesan lain.
• CTR vs. Suhu Ambien (Ta):Menggambarkan pergantungan suhu kecekapan gandingan. CTR biasanya berkurangan apabila suhu meningkat.
• Arus Output (IC) vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (VCE):Keluarga lengkung dengan IF sebagai parameter, serupa dengan ciri output transistor piawai. Ini menunjukkan kawasan operasi (tepu, aktif).
• Voltan Tepu (VCE(sat)) vs. Arus Hadapan (IF):Menunjukkan hubungan antara pacuan input dan ketepuan transistor output.

3.1 Litar Ujian Masa Pensisihan

Rajah 10 dalam dokumen data memperincikan litar ujian piawai dan takrifan bentuk gelombang untuk mengukur masa pensisihan (ton, toff, tr, tf). Ujian dijalankan dengan arus input berdenyut yang memacu IRED. Output dipantau merentasi perintang beban (RL) yang disambungkan antara pengumpul dan voltan bekalan (VCC). Masa naik (tr) diukur dari 10% hingga 90% nilai akhir denyut output, dan masa turun (tf) diukur dari 90% hingga 10%. Memahami persediaan ujian ini membantu pereka bentuk meniru keadaan jika mereka perlu mencirikan peranti dalam litar aplikasi khusus mereka.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

EL827 ditawarkan dalam pakej DIP 8-pin dengan beberapa pilihan bentuk kaki untuk menampung reka bentuk PCB dan kaedah pemasangan yang berbeza.

4.1 Konfigurasi Pin dan Skematik

Skematik dalaman menunjukkan diod pemancar inframerah disambungkan antara pin 1/3 (anod) dan 2/4 (katod). Pemancar fototransistor disambungkan ke pin 5/7, dan pengumpulnya disambungkan ke pin 6/8. Pin dengan fungsi yang sama disambungkan secara dalaman untuk memberikan kekuatan mekanikal dan berpotensi mengurangkan induktans kaki. Sambungan piawai adalah menggunakan satu pin dari setiap pasangan.

Penugasan Pin:

• Pin 1, 3: Anod (A)
• Pin 2, 4: Katod (K)
• Pin 5, 7: Pemancar (E)
• Pin 6, 8: Pengumpul (C)

4.2 Dimensi Pakej dan Pilihan

Lukisan mekanikal terperinci disediakan untuk setiap varian pakej:

• Jenis DIP Piawai:Pakej lubang melalui konvensional.
• Mempunyai \"lengkungan kaki lebar\" menyediakan jarak kaki 0.4 inci (lebih kurang 10.16mm), yang mungkin berguna untuk papan roti atau keperluan susun atur tertentu.Jenis Pilihan S:
• Bentuk kaki pemasangan permukaan untuk pateri aliran semula.Jenis Pilihan S1:
• Bentuk kaki pemasangan permukaan \"profil rendah\", kemungkinan dengan ketinggian jarak yang dikurangkan berbanding pilihan S.Dokumen data juga termasuk susun atur pad yang disyorkan untuk pilihan pemasangan permukaan (S dan S1), yang kritikal untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai dan penjajaran mekanikal yang betul semasa pateri aliran semula.

4.3 Penandaan Peranti

Peranti ditandakan di bahagian atas dengan \"EL827\" menandakan siri, diikuti dengan kod tahun satu digit (Y), kod minggu dua digit (WW), dan akhiran pilihan \"V\" jika unit diluluskan VDE. Penandaan ini membolehkan kebolehkesanan tarikh pembuatan dan varian.

5. Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Keadaan Pateri

Dokumen data memberikan maklumat kritikal untuk proses pemasangan, terutamanya untuk varian pemasangan permukaan. Suhu badan maksimum yang dibenarkan semasa pateri ditakrifkan oleh profil aliran semula yang dirujuk kepada IPC/JEDEC J-STD-020D. Parameter utama profil ini termasuk:

Suhu Pemanasan Awal:

• Minimum (Tsmin) 150°C, Maksimum (Tsmax) 200°C.Masa dalam Pemanasan Awal:
• Profil menunjukkan masa tertentu (ts) dalam julat suhu ini untuk memanaskan komponen dan papan secara beransur-ansur, meminimumkan kejutan terma.Suhu Puncak & Masa:
• Profil tidak boleh melebihi suhu pateri maksimum (TSOL) 260°C, dan masa di atas 260°C harus dihadkan (biasanya kepada 10 saat seperti yang dinyatakan dalam Had Maksimum Mutlak).Mematuhi profil ini adalah penting untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik, ikatan wayar dalaman, atau die semikonduktor itu sendiri. Untuk bahagian lubang melalui, pateri gelombang atau pateri tangan juga harus menghormati had 260°C selama 10 saat.

6. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

6.1 Struktur Nombor Bahagian Pesanan

Nombor bahagian mengikut format: EL827X(Z)-V

X:

• Pilihan bentuk kaki: Tiada (DIP Piawai), M (Lengkungan kaki lebar), S (Pemasangan permukaan), S1 (Pemasangan permukaan profil rendah).Z:
• Pilihan pita dan gegelung: Tiada (dibungkus tiub), TA, atau TB (arah suapan pita berbeza).V:
• Penandaan kelulusan keselamatan VDE pilihan.6.2 Kuantiti Pembungkusan

DIP Piawai dan Pilihan M: 45 unit setiap tiub.

• Pilihan S(TA), S(TB), S1(TA), S1(TB): 1000 unit setiap gegelung.
• 6.3 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Dimensi terperinci untuk pita pembawa disediakan untuk pilihan S dan S1 (TA dan TB). Parameter termasuk dimensi poket (A, B, Do, D1), padang pita (Po, P1), ketebalan pita (t), dan lebar pita keseluruhan (W). Pilihan TA dan TB berbeza dalam arah suapan dari gegelung, yang mesti dikonfigurasikan dengan betul dalam mesin pick-and-place. Rajah menunjukkan orientasi peranti dalam poket pita.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

Apabila mereka bentuk dengan fotokopel EL827, beberapa faktor mesti dipertimbangkan untuk memastikan prestasi dan kebolehpercayaan optimum.

Reka Bentuk Litar Input:

Perintang pembatas arus mesti diletakkan secara bersiri dengan IRED input. Nilainya dikira berdasarkan voltan bekalan (Vcc_in), arus hadapan yang dikehendaki (IF), dan voltan hadapan diod (VF): R_in = (Vcc_in - VF) / IF. IF yang dipilih mempengaruhi CTR, kelajuan pensuisan, dan jangka hayat peranti. Beroperasi pada atau di bawah 20mA yang disyorkan untuk operasi berterusan adalah dinasihatkan.Reka Bentuk Litar Output:

Fototransistor boleh digunakan dalam mod pensuisan (tepu) atau mod linear (aktif). Untuk pensuisan digital, perintang tarik atas (RL) disambungkan antara pengumpul dan voltan bekalan sisi output (Vcc_out). Nilai RL mempengaruhi kelajuan pensuisan (RL lebih rendah = lebih pantas, tetapi IC lebih tinggi) dan penggunaan arus. Pastikan arus output (IC) tidak melebihi maksimum 50mA. Untuk aplikasi linear, peranti beroperasi dalam kawasan aktifnya, tetapi ketidaklinearan CTR dan pergantungan suhu mesti diambil kira dengan teliti.Penebatan dan Susun Atur:

Untuk mengekalkan penarafan penebatan tinggi, kekalkan jarak rengangan dan jarak bersih yang mencukupi pada PCB antara jejak kuprum sisi input dan output, mengikut piawaian keselamatan yang berkaitan (cth., IEC 60950-1, IEC 62368-1). Letakkan fotokopel merentasi halangan penebatan dalam susun atur.Bypassing dan Hingar:

Untuk aplikasi sensitif hingar atau untuk meningkatkan kestabilan dalam litar pensuisan, pertimbangkan untuk meletakkan kapasitor bypass kecil (cth., 0.1 µF) berhampiran pin bekalan pada kedua-dua sisi input dan output peranti.8. Perbandingan Teknikal dan Soalan Lazim

8.1 Pembezaan daripada Fotokopel Lain

Pembeza utama EL827 ialah voltan penebatan tinggi 5000Vrms dan julat CTR luas (50-600%). Berbanding dengan fotokopel 4-pin asas, DIP 8-pin menawarkan pin berganda untuk setiap terminal, yang boleh meningkatkan pengekalan papan mekanikal dan berpotensi menawarkan prestasi terma yang sedikit lebih baik. Ketersediaan pilihan pemasangan permukaan (S, S1) dan kaki lebar (M) memberikan lebih fleksibiliti daripada banyak tawaran pakej tunggal. Set kelulusan keselamatan antarabangsa yang komprehensif (UL, VDE, dll.) adalah kelebihan penting untuk produk komersial dan perindustrian yang memerlukan pensijilan.

8.2 Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter)

S: Apakah maksud julat CTR 50-600% untuk reka bentuk saya?

J: Ia menunjukkan variasi pengeluaran. Anda mesti mereka bentuk litar anda untuk berfungsi dengan boleh dipercayai dengan CTR minimum yang dijamin (50% dalam kes ini) untuk memastikan output beralih dengan betul di bawah semua keadaan. Jika reka bentuk anda memerlukan kepekaan tertentu, anda mungkin perlu memilih peranti berdasarkan CTR yang diukur (pengelasan) atau menggunakan litar yang mengimbangi variasi.

S: Bolehkah saya menggunakan ini untuk penebatan isyarat analog?J: Walaupun mungkin (menggunakannya dalam mod linear), ia tidak ideal disebabkan ketidaklinearan CTR berkenaan IF dan pergantungan suhunya yang kuat. Untuk penebatan analog tepat, fotokopel linear khusus atau penguat penebatan disyorkan.S: Bagaimana saya memilih antara pilihan pemasangan permukaan S dan S1?

J: Pilihan S1 \"profil rendah\" direka untuk aplikasi dengan sekatan ketinggian ketat pada pemasangan PCB. Rujuk lukisan dimensi pakej dalam dokumen data untuk membandingkan ketinggian jarak dan dimensi keseluruhan. Ciri elektrik adalah sama.

S: Masa pensuisan kelihatan perlahan (sehingga 18µs). Adakah ini sesuai untuk komunikasi digital berkelajuan tinggi saya?

J: Untuk penebatan I/O digital piawai dalam PLC atau antara muka mikropengawal, kelajuan ini biasanya mencukupi. Untuk komunikasi bersiri berkelajuan tinggi (cth., penebatan USB, RS-485), pengasing digital yang lebih pantas (berasaskan gandingan kapasitif atau magnet) atau fotokopel berkelajuan tinggi yang direka khusus untuk kadar data dalam julat Mbps harus dipertimbangkan.

9. Prinsip Operasi dan Trend

9.1 Prinsip Operasi Asas

Fotokopel beroperasi dengan menukar isyarat elektrik kepada cahaya, menghantar cahaya itu merentasi jurang penebat elektrik, dan kemudian menukar cahaya kembali kepada isyarat elektrik. Dalam EL827, arus elektrik yang dikenakan pada Diod Pemancar Inframerah (IRED) input menyebabkannya memancarkan foton (cahaya) pada panjang gelombang inframerah. Cahaya ini bergerak melalui sebatian acuan penebat lutsinar dan mengenai kawasan asas fototransistor silikon di sisi output. Cahaya tuju menjana pasangan elektron-lubang dalam asas, bertindak secara efektif sebagai arus asas, yang membolehkan arus pengumpul yang lebih besar mengalir. Arus pengumpul ini berkadar dengan keamatan cahaya tuju, yang seterusnya berkadar dengan arus diod input, mewujudkan nisbah pemindahan arus (CTR). Perkara utama ialah satu-satunya sambungan antara input dan output ialah pancaran cahaya, menyediakan penebatan elektrik.

9.2 Trend Industri

Pasaran untuk optokopel terus berkembang. Trend utama termasuk dorongan untuk kadar data yang lebih tinggi untuk menampung protokol komunikasi perindustrian yang lebih pantas dan kawalan bekalan kuasa digital. Terdapat juga permintaan untuk integrasi yang lebih tinggi, seperti menggabungkan pelbagai saluran penebatan dalam satu pakej atau mengintegrasikan fungsi tambahan seperti pemacu pintu untuk IGBT/MOSFET. Tambahan pula, keperluan untuk kebolehpercayaan yang dipertingkatkan, terutamanya dalam aplikasi automotif dan perindustrian, mendorong peningkatan dalam prestasi suhu tinggi dan kestabilan jangka panjang CTR. Walaupun pengganding berasaskan fototransistor tradisional seperti EL827 kekal sebagai tulang belakang untuk penebatan asas disebabkan kesederhanaan, keberkesanan kos, dan keupayaan voltan tinggi mereka, teknologi baru seperti pengasing kapasitif dan magnet (rintangan magnet gergasi) sedang memperoleh bahagian pasaran dalam aplikasi yang memerlukan kelajuan sangat tinggi, penggunaan kuasa rendah, dan kekebalan hingar yang kukuh.

A photocoupler operates by converting an electrical signal into light, transmitting that light across an electrically insulating gap, and then converting the light back into an electrical signal. In the EL827, an electrical current applied to the input Infrared Emitting Diode (IRED) causes it to emit photons (light) at an infrared wavelength. This light travels through a transparent insulating mold compound and strikes the base region of the silicon phototransistor on the output side. The incident light generates electron-hole pairs in the base, effectively acting as a base current, which allows a much larger collector current to flow. This collector current is proportional to the intensity of the incident light, which in turn is proportional to the input diode current, establishing the current transfer ratio (CTR). The key point is that the only connection between the input and output is the beam of light, providing the electrical isolation.

.2 Industry Trends

The market for optocouplers continues to evolve. Key trends include a push for higher data rates to accommodate faster industrial communication protocols and digital power supply control. There is also a demand for higher integration, such as combining multiple isolation channels in a single package or integrating additional functions like gate drivers for IGBTs/MOSFETs. Furthermore, the need for enhanced reliability, particularly in automotive and industrial applications, drives improvements in high-temperature performance and long-term stability of the CTR. While traditional phototransistor-based couplers like the EL827 remain workhorses for basic isolation due to their simplicity, cost-effectiveness, and high voltage capability, newer technologies like capacitive and magnetic (giant magnetoresistance) isolators are gaining share in applications requiring very high speed, low power consumption, and robust noise immunity.