Spesifikasi Teknikal ELW137, ELW2601, ELW2611 - Pengasing Logik Kelajuan Tinggi 10Mbit/s Pakej DIP 8-Pin

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri ELW137, ELW2601, dan ELW2611 merupakan pengasing logik (fotokopel) kelajuan tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan isyarat digital pantas. Komponen terasnya ialah diod pemancar inframerah yang digandingkan secara optik dengan pengesan foto bersepadu kelajuan tinggi yang mempunyai keluaran get logik. Peranti ini dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin badan lebar piawai industri, dan pilihan Peranti Pemasangan Permukaan (SMD) turut disediakan. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan pengasingan elektrik antara litar input dan output sambil menghantar isyarat logik digital pada kelajuan sehingga 10 Megabit per saat (Mbit/s).

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama siri ini termasuk keupayaan kelajuan tingginya, menjadikannya sesuai untuk antara muka komunikasi digital moden. Ia menawarkan voltan pengasingan tinggi 5000 V_rms, meningkatkan keselamatan sistem dan kekebalan bunyi bising. Peranti ini direka untuk prestasi terjamin merentasi julat suhu industri yang luas dari -40°C hingga +85°C. Ia membawa kelulusan keselamatan antarabangsa utama (UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO) dan mematuhi arahan REACH dan RoHS EU. Pasaran sasaran termasuk automasi industri, telekomunikasi, peranti komputer, peralatan perubatan, dan bekalan kuasa pensuisan di mana pengasingan isyarat yang boleh dipercayai adalah kritikal.

2. Penyelaman Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif bagi parameter elektrik dan prestasi utama yang disenaraikan dalam datasheet.

2.1 Kadar Maksimum Mutlak

Kadar ini menentukan had tekanan yang jika dilampaui boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Ia bukan untuk keadaan operasi biasa.

• Arus Hadapan Input (I_F): 50 mA. Melebihi ini boleh memusnahkan LED input.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Diod input mempunyai toleransi voltan songsang yang terhadap.
• Voltan Bekalan (V_CC) & Voltan Output (V_O): 7.0 V. Ini menentukan voltan maksimum yang boleh dikenakan pada pin kuasa dan isyarat bahagian output.
• Voltan Pengasingan (V_ISO): 5000 V_rmsselama 1 minit. Ini adalah parameter keselamatan utama yang menunjukkan kekuatan dielektrik antara bahagian input dan output.
• Suhu Operasi (T_OPR): -40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk persekitaran industri.
• Suhu Paterian (T_SOL): 260°C selama 10 saat. Ini penting untuk proses pemasangan PCB.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Ini adalah parameter terjamin di bawah keadaan ujian yang ditetapkan merentasi julat suhu operasi.

2.2.1 Ciri-ciri Input

• Voltan Hadapan (V_F): Biasanya 1.4V, maksimum 1.8V pada I_F=10mA. Ini digunakan untuk mereka bentuk litar had arus input.
• Kapasitans Input (C_IN): Biasanya 70 pF. Ini mempengaruhi tindak balas frekuensi tinggi peringkat input.

2.2.2 Ciri-ciri Output & Pemindahan

• Arus Bekalan (I_CCH, I_CCL): IC output menarik 6.5-10mA (output tinggi) dan 8-13mA (output rendah). Ini menentukan keperluan kuasa pada bahagian output.
• Voltan Output Aras Rendah (V_OL): Maksimum 0.6V apabila menyerap 13mA. Ini memastikan keserasian dengan input logik TTL dan CMOS voltan rendah.
• Arus Ambang Input (I_FT): 3.0 hingga 5.0 mA. Ini adalah arus LED input minimum yang diperlukan untuk menjamin output logik-rendah yang sah di bawah keadaan paling teruk. Reka bentuk harus menggunakan arus melebihi nilai maksimum.

2.3 Ciri-ciri Pensuisan

Parameter ini menentukan prestasi pemasaan yang kritikal untuk penghantaran data kelajuan tinggi.

• Kelewatan Perambatan (t_PHL, t_PLH): Maksimum 100 ns setiap satu. Ini menghadkan kadar data maksimum. Datasheet menyatakan keupayaan 10 Mbit/s.
• Distorsi Lebar Denyut |t_PHL- t_PLH|: Maksimum 40 ns. Asimetri ini boleh menjejaskan kitar tugas dalam isyarat yang dihantar.
• Masa Naik/Jatuh (t_r, t_f): t_rbiasanya 40 ns, t_fbiasanya 10 ns. Masa jatuh yang lebih pantas adalah biasa dalam peranti sedemikian.
• Kekebalan Transien Mod Sepunya (CMH, CML): Ini adalah parameter kritikal untuk kekebalan bunyi bising. ELW2611 menawarkan prestasi tertinggi (10,000 - 20,000 V/µs), bermakna ia boleh menolak lonjakan voltan yang sangat pantas antara bumi input dan output tanpa menyebabkan ralat output. ELW137 mempunyai CMTI yang tidak ditentukan, manakala ELW2601 menawarkan 5,000 V/µs.

3. Konfigurasi Pin dan Penerangan Fungsian

Peranti menggunakan konfigurasi DIP 8-pin. Pin 1 dan 4 adalah Tiada Sambungan (NC). Bahagian input terdiri daripada Pin 2 (Anod) dan Pin 3 (Katod) untuk LED. Bahagian output termasuk Pin 5 (Bumi), Pin 6 (V_OUT- Output), Pin 7 (V_E- Dayakan), dan Pin 8 (V_CC- Voltan Bekalan). Pin dayakan (V_E) mengawal output. Jadual kebenaran menunjukkan logik: apabila Dayakan adalah Tinggi, output adalah songsangan input (rendah-aktif). Apabila Dayakan adalah Rendah, output dipaksa Tinggi tanpa mengira input. Datasheet mewajibkan kapasitor pintasan 0.1µF antara pin 8 (V_CC) dan 5 (Bumi) untuk operasi yang stabil.

4. Cadangan Aplikasi

4.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penghapusan Gelung Bumi & Pengasingan Aras Logik: Mengasingkan isyarat digital antara subsistem dengan potensi bumi yang berbeza untuk mencegah bunyi bising dan gelung bumi.
• Penghantaran Data & Penerima Talian: Digunakan dalam pautan komunikasi bersiri (antara muka RS-232, RS-485) untuk pengasingan.
• Bekalan Kuasa Pensuisan: Menyediakan pengasingan maklum balas dalam topologi penukar terpencil seperti flyback.
• Antara Muka Peranti Komputer: Mengasingkan isyarat ke/dari pencetak, kad I/O industri.
• Penggantian Transformer Denyut: Menawarkan alternatif keadaan pepejal untuk pengasingan isyarat dengan litar pemacu yang lebih ringkas.

4.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penetapan Arus Input: Arus LED input mesti ditetapkan menggunakan perintang siri. Untuk pensuisan terjamin, I_Fperlu ditetapkan di atas I_FTmaksimum (5mA). Keadaan ujian biasa menggunakan 7.5mA. Nilai perintang ialah (V_PEMACU- V_F) / I_F.
• Penggunaan Pin Dayakan: Pin dayakan boleh digunakan untuk mengawal pintu output atau disambungkan ke voltan tetap jika tidak diperlukan. Ia tidak boleh melebihi V_CClebih daripada 0.5V.
• Beban Output: Output boleh menyerap sehingga 13mA untuk V_OLyang sah. Untuk memacu arus yang lebih tinggi atau beban kapasitif, penimbal luaran mungkin diperlukan.
• Kekebalan Bunyi Bising: Untuk persekitaran bunyi bising tinggi, pilih varian ELW2611 untuk Kekebalan Transien Mod Sepunya (CMTI) yang unggul. Litar pemacu yang disyorkan dalam Rajah 15 untuk ELW2611 menggunakan transistor untuk menajamkan tepi arus LED input, seterusnya meningkatkan prestasi CMTI.
• Pintasan: Kapasitor 0.1µF pada bahagian output adalah penting untuk mengurangkan bunyi bising bekalan dan memastikan operasi kelajuan tinggi yang stabil.

5. Perbandingan Teknikal dan Panduan Pemilihan

Siri ini termasuk tiga varian utama: ELW137, ELW2601, dan ELW2611. Faktor pembeza utama ialah Kekebalan Transien Mod Sepunya (CMTI). ELW137 mempunyai pengasingan asas. ELW2601 menawarkan CMTI sederhana (5,000 V/µs). ELW2611 menyediakan CMTI tinggi (10,000 - 20,000 V/µs). Pemilihan harus berdasarkan persekitaran bunyi bising elektrik aplikasi. Untuk pemacu motor, PLC industri, atau bekalan kuasa bising, ELW2611 disyorkan. Untuk pengasingan digital yang kurang mencabar, ELW2601 atau ELW137 mungkin mencukupi.

6. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

6.1 Apakah kadar data maksimum yang boleh dicapai?

Walaupun peranti ditentukan untuk 10 Mbit/s, kadar maksimum sebenar yang boleh digunakan bergantung pada kelewatan perambatan dan masa naik/jatuh. Dengan kelewatan perambatan maksimum 100 ns, frekuensi maksimum teori untuk gelombang segi empat adalah lebih rendah. Untuk penghantaran data yang boleh dipercayai, pertimbangkan jumlah distorsi denyut dan margin pemasaan sistem.

6.2 Bagaimana saya mengira nilai perintang input?

Gunakan formula: R_IN= (V_PEMACU- V_F) / I_F. Andaikan V_Fadalah nilai maksimum (1.8V) untuk reka bentuk kes paling teruk. Untuk pemacu 5V dan I_F= 10mA, R_IN= (5V - 1.8V) / 0.01A = 320 Ohm. Gunakan nilai piawai terdekat (contohnya, 330 Ohm).

6.3 Bolehkah saya menggunakannya dengan logik 3.3V?

Bahagian output V_CCboleh dikuasakan oleh 3.3V. Walau bagaimanapun, ciri-ciri elektrik diuji dengan V_CC=5.5V. Parameter seperti V_OL, I_OH, dan kelewatan perambatan mungkin berbeza pada 3.3V. Bahagian input adalah bebas; LED boleh dipacu oleh sumber 3.3V selagi I_Fyang betul dicapai.

6.4 Apakah tujuan Pin Dayakan?

Pin Dayakan (V_E) menyediakan kawalan keadaan ketiga. Apabila didorong rendah (<0.8V), ia memaksa output tinggi, secara efektif melumpuhkan laluan isyarat dari input ke output. Ini boleh digunakan untuk multipleks beberapa output pengasing ke satu talian bas atau untuk mod penjimatan kuasa.

7. Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat UART 1 Mbit/s antara mikropengawal 3.3V dan pemancar RS-485 5V dalam nod sensor industri.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Varian:Pilih ELW2611 untuk kekebalan bunyi bising tinggi dalam persekitaran industri.
2. Litar Input:GPIO mikropengawal (3.3V) memacu LED. Kira perintang: R_IN= (3.3V - 1.8V) / 0.01A = 150 Ohm. Gunakan perintang 150Ω bersiri dengan anod LED (Pin 2). Katod (Pin 3) ke Bumi mikropengawal.
3. Litar Output:Bekalkan kuasa bahagian output dengan 5V (V_CCPin 8). Sambungkan kapasitor seramik 0.1µF antara Pin 8 dan Pin 5 (Bumi). Sambungkan output Pin 6 terus ke pin input pemancar RS-485. Impedans input pemancar bertindak sebagai beban. Pin Dayakan 7 boleh diikat ke V_CC(5V) melalui perintang 10kΩ untuk operasi sentiasa-aktif, atau didorong oleh GPIO lain untuk kawalan.
4. Susun Atur:Pastikan jejak input dan output dipisahkan secara fizikal. Letakkan kapasitor pintasan sedekat mungkin dengan pin 8 dan 5.

8. Prinsip Operasi

Fotokopel beroperasi berdasarkan prinsip gandingan optik. Isyarat input elektrik memacu Diod Pemancar Cahaya (LED) inframerah. Cahaya yang dipancarkan dikesan oleh fotodiod atau fototransistor pada bahagian output terpencil. Dalam fotokopel get logik ini, bahagian output mengandungi litar bersepadu yang lebih kompleks. Arus pengesan foto dikuatkan dan diproses oleh get logik digital (biasanya pencetus Schmitt) untuk menghasilkan isyarat output digital yang bersih dan jelas. Laluan optik menyediakan halangan pengasingan elektrik, kerana cahaya boleh melintasi jurang fizikal (melalui bahan penebat lutsinar) di mana elektrik tidak boleh, menghalang gelung bumi dan transien voltan tinggi.

9. Trend Industri

Trend dalam pengasingan isyarat adalah ke arah kelajuan yang lebih tinggi, penggunaan kuasa yang lebih rendah, pakej yang lebih kecil, dan fungsi bersepadu. Walaupun fotokopel tradisional seperti pakej DIP ini masih digunakan secara meluas, teknologi baharu semakin mendapat tempat. Pengasing digital berdasarkan teknologi CMOS dengan gandingan kapasitif atau magnetik menawarkan kadar data yang jauh lebih tinggi (sehingga ratusan Mbit/s), kelewatan perambatan yang lebih rendah, simetri pemasaan yang lebih baik, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi merentasi suhu dan masa. Ia juga menyepadukan pelbagai saluran dalam pakej kecil. Walau bagaimanapun, fotokopel masih mengekalkan kelebihan dalam bidang tertentu seperti keupayaan voltan pengasingan yang sangat tinggi, kesederhanaan, dan keberkesanan kos untuk banyak aplikasi kelajuan piawai. Pembangunan fotokopel kelajuan tinggi, CMTI tinggi (seperti yang dilihat dalam ELW2611) adalah tindak balas kepada keperluan pengasingan yang kukuh dalam persekitaran elektronik kuasa bising dan pemacu motor.