Spesifikasi Teknikal Siri EL253X Photocoupler - Pakej 8-Pin DIP - Kelajuan Tinggi 1Mbit/s - Pengasingan 5000Vrms - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL253X merangkumi pengasing optik transistor dwi-saluran berkelajuan tinggi. Setiap peranti mengintegrasikan diod pemancar inframerah yang digandingkan secara optik kepada transistor pengesan cahaya berkelajuan tinggi. Ciri seni bina utama ialah sambungan berasingan untuk pincang fotodiod dan pengumpul transistor keluaran. Reka bentuk ini dengan ketara meningkatkan kelajuan operasi dengan mengurangkan kapasitansi tapak-pengumpul transistor input berbanding dengan pengasing optik fototransistor konvensional. Peranti ini ditawarkan dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin standard dan boleh didapati dengan pilihan jarak kaki lebar dan konfigurasi pemasangan permukaan.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama siri EL253X ialah gabungan keupayaan penghantaran data berkelajuan tinggi (sehingga 1 Megabit per saat) dan pengasingan elektrik yang kukuh. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pemindahan isyarat yang boleh dipercayai antara litar dengan potensi bumi atau paras voltan yang berbeza. Ciri utama yang menyokong ini termasuk imuniti sementara mod sepunya (CMTI) tinggi sebanyak 10kV/μs minimum untuk varian EL2611, memastikan operasi stabil dalam persekitaran elektrik yang bising, dan voltan pengasingan tinggi 5000 Vrms antara input dan output. Peranti ini dijamin berprestasi dalam julat suhu yang luas dari -40°C hingga +85°C, memenuhi aplikasi industri dan automotif. Output get logik memudahkan antara muka dengan litar digital. Pematuhan kepada arahan bebas plumbum dan RoHS, bersama-sama dengan kelulusan daripada agensi keselamatan antarabangsa utama (UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO), menekankan kebolehpercayaan dan kesesuaian mereka untuk pasaran global. Aplikasi sasaran termasuk penerima talian, peralatan telekomunikasi, pengasingan untuk transistor kuasa dalam pemacu motor, gelung suap balik dalam bekalan kuasa mod suis (SMPS), perkakas rumah, dan sebagai peningkatan untuk pengasing optik fototransistor berkelajuan rendah.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang ciri elektrik dan prestasi yang dinyatakan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia bukan keadaan operasi yang disyorkan. Had kritikal termasuk: arus hadapan berterusan (I_F) 25mA, arus hadapan puncak (I_FP) 50mA (kitar tugas 50%, lebar denyut 1ms), dan arus sementara puncak yang sangat tinggi (I_Ftrans) 1A untuk denyut yang sangat pendek (≤1μs). Output boleh menahan voltan (V_O) dari -0.5V hingga 20V, dan voltan bekalan (V_CC) boleh berada dalam julat dari -0.5V hingga 30V. Voltan pengasingan (V_ISO) dinilai pada 5000 Vrms selama satu minit, diuji di bawah keadaan kelembapan tertentu. Peranti boleh beroperasi dalam suhu ambien (T_OPR) dari -40°C hingga +100°C dan disimpan (T_STG) dari -40°C hingga +125°C. Suhu pateri (T_SOL) ditetapkan sebagai 260°C selama 10 saat, yang merupakan profil reflow bebas plumbum standard.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Parameter ini mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa, biasanya pada 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.2.1 Ciri-ciri Input

Voltan hadapan (V_F) biasanya 1.45V pada arus hadapan (I_F) 16mA. Ia mempunyai pekali suhu negatif kira-kira -1.9 mV/°C, bermaksud V_F berkurangan sedikit apabila suhu meningkat. Voltan songsang maksimum (V_R) ialah 5V. Kapasitans input (C_IN) biasanya 60pF, yang merupakan faktor dalam prestasi pensuisan berkelajuan tinggi.

2.2.2 Ciri-ciri Output

Arus output tinggi logik (I_OH) adalah sangat rendah (biasa 0.001µA pada V_CC=5.5V), menunjukkan ciri kebocoran output yang sangat baik dalam keadaan mati. Arus bekalan berbeza dengan ketara antara keadaan logik: arus bekalan rendah logik (I_CCL) biasanya 140µA apabila LED input didorong (I_F=16mA), manakala arus bekalan tinggi logik (I_CCH) biasanya hanya 0.01µA apabila input dimatikan. Ini menonjolkan penggunaan kuasa rendah dalam keadaan rehat.

2.3 Ciri-ciri Pemindahan

Ini mentakrifkan hubungan antara input dan output.

2.3.1 Nisbah Pemindahan Arus (CTR)

CTR, parameter utama untuk pengasing optik, ialah nisbah arus pengumpul output kepada arus LED input, dinyatakan sebagai peratusan. EL2530 mempunyai julat CTR 7% hingga 50%, manakala EL2531 mempunyai julat yang lebih tinggi 19% hingga 50% (kedua-duanya pada I_F=16mA, V_O=0.4V, V_CC=4.5V, 25°C). Oleh itu, EL2531 ialah varian dengan gandaan yang lebih tinggi. Nilai CTR minimum dijamin pada 5% untuk EL2530 dan 15% untuk EL2531 di bawah keadaan yang sedikit berbeza (V_O=0.5V).

2.3.2 Voltan Output Rendah Logik (V_OL)

Ini ialah voltan pada output apabila peranti berada dalam keadaan 'hidup' atau rendah. Untuk EL2530, V_OL biasanya 0.18V dengan arus output (I_O) 1.1mA. Untuk EL2531, ia biasanya 0.25V dengan I_O=3mA. V_OL maksimum untuk kedua-duanya ialah 0.5V di bawah keadaan ujian masing-masing, memastikan paras logik-rendah yang kukuh untuk antara muka.

2.4 Ciri-ciri Pensuisan

Parameter ini adalah kritikal untuk aplikasi berkelajuan tinggi. Ujian dijalankan pada I_F=16mA dan V_CC=5V.

2.4.1 Lengah Perambatan

Lengah perambatan kepada logik rendah (t_PHL) dan kepada logik tinggi (t_PLH) diukur. Untuk EL2530 dengan perintang beban (R_L) 4.1kΩ, t_PHL biasanya 0.35µs (maks 2.0µs) dan t_PLH biasanya 0.5µs (maks 2.0µs). Untuk EL2531 dengan R_L 1.9kΩ, kedua-dua lengah biasanya 0.35µs dan 0.3µs masing-masing (maks 1.0µs). EL2531 menunjukkan masa pensuisan yang lebih pantas, sebahagiannya disebabkan oleh CTR yang lebih tinggi membolehkan penggunaan perintang tarik atas yang lebih kecil.

2.4.2 Imuniti Sementara Mod Sepunya (CMTI)

CMTI mengukur keupayaan peranti untuk menolak voltan sementara pantas antara bumi input dan output. Ia dinyatakan dalam Volt per mikrosaat (V/µs). Kedua-dua EL2530 dan EL2531 mempunyai CMTI minimum 1000 V/µs dan nilai tipikal 10,000 V/µs untuk kedua-dua keadaan logik tinggi (CM_H) dan logik rendah (CM_L). Keadaan ujian berbeza: EL2530 menggunakan denyut mod sepunya 10V p-p, manakala EL2531 menggunakan denyut 1000V p-p, menunjukkan ujian yang berpotensi lebih kukuh untuk varian yang terakhir dalam aspek ini.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung ciri elektro-optik tipikal. Walaupun graf khusus tidak dihasilkan semula dalam teks yang disediakan, ia biasanya termasuk plot Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan (I_F), CTR vs. Suhu Ambien (T_A), Lengah Perambatan vs. Rintangan Beban (R_L), dan Voltan Hadapan (V_F) vs. I_F. Lengkung ini adalah penting untuk pereka bentuk memahami bagaimana parameter berubah di bawah keadaan yang tidak ideal atau berbeza, seperti arus pacuan yang lebih rendah, suhu yang lebih tinggi, atau konfigurasi beban yang berbeza, membolehkan reka bentuk litar yang kukuh di seluruh julat operasi yang ditentukan.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti menggunakan pakej DIP 8-pin. Konfigurasi pin adalah seperti berikut: Pin 1: Anod (Saluran 1), Pin 2: Katod (Saluran 1), Pin 3: Katod (Saluran 2), Pin 4: Anod (Saluran 2), Pin 5: Bumi (GND), Pin 6: Output 2 (V_OUT2), Pin 7: Output 1 (V_OUT1), Pin 8: Voltan Bekalan (V_CC). Pakej ini boleh didapati dalam beberapa pilihan bentuk kaki: DIP standard, bengkok kaki lebar (jarak 0.4 inci, pilihan 'M'), dan bentuk kaki pemasangan permukaan (pilihan 'S' dan profil rendah 'S1').

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri ialah 260°C selama 10 saat. Ini sejajar dengan profil pateri reflow bebas plumbum tipikal. Untuk pateri gelombang atau pateri tangan, amalan standard untuk komponen lubang tembus atau SMD harus diikuti, menghormati had suhu dan masa maksimum untuk mengelakkan kerosakan pakej atau degradasi bahan dalaman. Peranti harus disimpan dalam keadaan dalam julat suhu penyimpanan (-40°C hingga +125°C) dan dalam pembungkusan sensitif kelembapan jika sesuai untuk varian SMD untuk mengelakkan 'popcorning' semasa reflow.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Nombor bahagian mengikuti format: EL253XY(Z)-V. 'X' menandakan nombor bahagian (0 untuk EL2530, 1 untuk EL2531). 'Y' menunjukkan pilihan bentuk kaki: kosong untuk DIP standard, 'M' untuk bengkok kaki lebar, 'S' untuk pemasangan permukaan, 'S1' untuk pemasangan permukaan profil rendah. 'Z' menentukan pilihan pita dan gegelung: 'TA' atau 'TB' (jenis gegelung berbeza), atau kosong untuk pembungkusan tiub. 'V' ialah akhiran pilihan untuk kelulusan VDE. Kuantiti pembungkusan ialah 45 unit setiap tiub untuk versi lubang tembus dan 1000 unit setiap gegelung untuk versi SMD pita-dan-gegelung.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Penerima Talian:Mengasingkan talian komunikasi digital (cth., RS-485, RS-422) untuk mengelakkan gelung bumi dan bunyi bising.
• Pengasingan Pemacu Motor:Menyediakan isyarat pacuan get kepada transistor kuasa (IGBT, MOSFET) dalam pemacu frekuensi boleh ubah, mengasingkan logik kawalan voltan rendah daripada peringkat kuasa voltan tinggi.
• Suap Balik Bekalan Kuasa Mod Suis (SMPS):Mengasingkan isyarat ralat suap balik dari sisi sekunder (output) kepada pengawal sisi primer (input), keperluan keselamatan dan fungsi kritikal.
• Pengasingan Bumi Logik:Memisahkan bumi antara subsistem digital yang bising (cth., antara mikropengawal dan pemacu motor IC) untuk mengelakkan gandingan bunyi bising.
• Peralatan Telekom:Pengasingan isyarat dalam litar dering, antara muka talian, atau perlindungan talian data.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Perintang Had Arus:Perintang luaran mesti digunakan secara bersiri dengan LED input untuk menetapkan arus hadapan (I_F), biasanya kepada 16mA yang disyorkan untuk kelajuan dan CTR yang optimum.
• Perintang Tarik Atas:Output memerlukan perintang tarik atas (R_L) kepada V_CC. Nilainya mempengaruhi kelajuan pensuisan dan penggunaan kuasa. Lembaran data menentukan keadaan ujian dengan 4.1kΩ untuk EL2530 dan 1.9kΩ untuk EL2531.
• Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Letakkan kapasitor pintasan (cth., 0.1µF) berhampiran pin V_CC (Pin 8) dan bumi untuk memastikan operasi stabil dan meminimumkan bunyi bising pensuisan.
• Susun Atur untuk CMTI Tinggi:Untuk mengekalkan CMTI yang tinggi, kurangkan kapasitans parasit antara bahagian input dan output susun atur PCB. Sediakan jarak rengangan dan jarak bersih yang mencukupi mengikut piawaian keselamatan.
• Memilih EL2530 vs. EL2531:Pilih EL2531 untuk aplikasi yang memerlukan kelajuan pensuisan yang lebih pantas atau di mana perintang tarik atas nilai lebih rendah boleh diterima. EL2530 mungkin dipilih untuk aplikasi dengan keperluan kelajuan yang kurang ketat atau di mana arus bekalan yang lebih rendah dalam keadaan hidup (disebabkan oleh R_L yang lebih tinggi) adalah keutamaan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Siri EL253X membezakan dirinya daripada pengasing optik fototransistor standard terutamanya melalui kelajuan tingginya (1Mbit/s berbanding biasanya <100kbit/s untuk jenis standard). Sambungan pincang fotodiod berasingan ialah perbezaan seni bina utama yang membolehkan ini. Berbanding dengan pengasing optik berkelajuan tinggi lain (seperti yang mempunyai get logik bersepadu atau pengasing digital berkelajuan lebih tinggi), EL253X menawarkan output transistor yang mudah dan kukuh, yang boleh menjadi kelebihan dalam aplikasi analog atau anjakan paras tertentu, dan biasanya datang pada kos yang lebih rendah. Konfigurasi dwi-saluran dalam pakej 8-pin tunggal menjimatkan ruang papan berbanding menggunakan dua peranti saluran tunggal.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah perbezaan utama antara EL2530 dan EL2531?

J: Perbezaan utama ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR) minimum yang dijamin. EL2531 mempunyai CTR minimum yang lebih tinggi (15-19% bergantung pada keadaan ujian) berbanding EL2530 (5-7%). Ini secara amnya membolehkan EL2531 bertukar lebih pantas dengan perintang beban tertentu atau menggunakan perintang tarik atas yang lebih besar untuk kelajuan yang sama, mempengaruhi penggunaan kuasa dan keupayaan pacuan.

S: Bolehkah saya memacu LED input dengan sumber voltan secara langsung?

J: Tidak. LED mesti dipacu dengan sumber terhad arus, biasanya dilaksanakan dengan perintang bersiri daripada bekalan voltan. Lembaran data menyediakan ciri voltan hadapan (V_F) untuk membantu mengira nilai perintang yang sesuai untuk I_F yang dikehendaki (cth., 16mA).

S: Apakah maksud Imuniti Sementara Mod Sepunya (CMTI) 10kV/µs?

J: Ia bermaksud keadaan output akan kekal betul (tidak bertukar palsu) walaupun perbezaan voltan antara bumi litar input dan output berubah pada kadar setinggi 10,000 volt per mikrosaat. Ini adalah penting dalam pemacu motor atau bekalan kuasa di mana pensuisan voltan tinggi pantas mencipta sementara bumi yang besar.

S: Adakah penyejuk haba diperlukan?

J: Di bawah keadaan operasi biasa dalam penarafan maksimum mutlak untuk penyebaran kuasa (P_IN=45mW, P_O=35mW), penyejuk haba tidak diperlukan. Kuasa yang disebarkan adalah agak rendah. Susun atur PCB yang betul untuk penyebaran haba biasanya mencukupi.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes 1: Pengembang GPIO Terpencil.Mikropengawal perlu memantau suis had 12V dalam panel industri. Menggunakan enam saluran EL2531, GPIO 3.3V mikropengawal boleh memacu LED melalui perintang had arus. Output, ditarik ke 12V, menyediakan isyarat logik bersih kepada suis. Pengasingan 5000Vrms melindungi mikropengawal daripada sementara berpotensi pada talian industri 12V.

Kes 2: Pemacu Get untuk MOSFET Separuh Jambatan.Dalam pengawal motor DC kuasa rendah, satu saluran EL2531 boleh digunakan untuk memacu MOSFET sisi tinggi. Input didorong oleh isyarat PWM daripada pengawal. Output, disambungkan ke get MOSFET melalui perintang get yang sesuai dan ditarik ke bekalan bootstrap, menyediakan pacuan get terpencil. CMTI tinggi memastikan isyarat get kekal stabil semasa pensuisan pantas separuh jambatan.

11. Prinsip Operasi

Prinsip asas ialah penukaran opto-elektronik. Arus elektrik yang digunakan kepada Diod Pemancar Inframerah (IRED) input menyebabkannya memancarkan cahaya. Cahaya ini melintasi halangan lutsinar optik tetapi penebat elektrik (biasanya silikon atau bahan serupa). Cahaya mengenai fotodiod pengesan bersepadu, menghasilkan arus foto. Dalam EL253X, arus foto ini secara langsung memincang tapak transistor output NPN, menghidupkannya dan menarik pin output (pengumpul) rendah. Sambungan berasingan untuk fotodiod membolehkan arus foto digunakan dengan lebih cekap untuk pensuisan, daripada sebahagiannya dipintas oleh kapasitansi tapak-pengumpul transistor, yang merupakan faktor pembatas kelajuan dalam fototransistor tradisional.

12. Trend Teknologi

Bidang pengasingan isyarat sedang berkembang. Walaupun pengasing optik output transistor seperti EL253X kekal sangat relevan untuk kesederhanaan, kekukuhan, dan keberkesanan kos mereka, beberapa trend adalah ketara. Terdapat pergerakan ke arah integrasi yang lebih tinggi, seperti peranti dengan pemacu bersepadu untuk IGBT/GaN FET. Pengasing digital berdasarkan teknologi CMOS dan gandingan RF atau kapasitif menawarkan kadar data yang jauh lebih tinggi (puluhan hingga ratusan Mbps), penggunaan kuasa yang lebih rendah, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi (tiada penuaan LED). Walau bagaimanapun, pengasing optik mengekalkan kelebihan dalam bidang tertentu: keupayaan voltan pengasingan yang sangat tinggi, imuniti sementara mod sepunya yang sangat baik, dan imuniti semula jadi kepada medan magnet. Fokus pembangunan untuk pengasing optik termasuk meningkatkan kelajuan lebih lanjut, mengurangkan saiz pakej (terutamanya untuk SMD), meningkatkan prestasi suhu tinggi, dan meningkatkan metrik kebolehpercayaan seperti kestabilan CTR jangka panjang.