Spesifikasi Teknikal Siri EL263X - Pengganding Foto Gerbang Logik Kelajuan Tinggi 10Mbit/s 8-Pin DIP - 5000Vrms Pengasingan

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL263X mewakili keluarga pengganding foto (pengasing optik) keluaran gerbang logik berkelajuan tinggi. Peranti ini direka untuk menyediakan pengasingan elektrik antara litar input dan output sambil menghantar isyarat logik digital pada kelajuan tinggi. Fungsi terasnya adalah untuk menterjemah aras logik input (TINGGI/RENDAH) kepada aras logik output yang sepadan, tetapi terasing secara elektrik.

Aplikasi utama adalah dalam senario di mana penghapusan gelung bumi, kekebalan hingar, dan pertukaran aras voltan adalah kritikal. Ia biasa digunakan sebagai pengganti untuk transformer denyut dalam penghantaran data, menyediakan penyelesaian keadaan pepejal yang lebih boleh dipercayai dan padat.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Siri EL263X direka untuk aplikasi yang memerlukan integriti isyarat digital berkelajuan tinggi dan pengasingan elektrik yang kukuh. Kelebihan utamanya berasal daripada parameter teknikal khususnya.

• Penghantaran Data Kelajuan Tinggi:Dengan kadar data maksimum 10 Mbit/s dan kelewatan perambatan biasanya sekitar 35-40 ns, ia sesuai untuk antara muka komunikasi digital moden, periferal komputer, dan sistem pemultipleksan di mana masa adalah kritikal.
• Kekebalan Hingar Unggul:Kekebalan Transien Mod Sepunya (CMTI) minimum 10 kV/μs (untuk EL2631) memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam persekitaran elektrik yang bising, seperti bekalan kuasa pensuisan dan pemacu motor, di mana lonjakan voltan besar dan pantas adalah biasa merentasi halangan pengasingan.
• Voltan Pengasingan Tinggi:Voltan pengasingan 5000 V_rmsmenyediakan halangan keselamatan dan perlindungan yang kuat, sesuai untuk sistem kawalan industri, peralatan perubatan, dan aplikasi lain yang memerlukan penebatan diperkukuh.
• Operasi Suhu Luas:Prestasi dijamin dari -40°C hingga +85°C menjadikannya sesuai untuk aplikasi automotif, industri, dan luar di mana suhu melampau ditemui.
• Keserasian Gerbang Logik:Output adalah serasi secara langsung dengan keluarga logik piawai (LSTTL, TTL, CMOS 5V), memudahkan reka bentuk antara muka tanpa memerlukan litar penimbal tambahan.

Pasaran sasaran termasuk pereka automasi industri, bekalan kuasa (penukar AC-DC, DC-DC), sistem pemerolehan data, antara muka komunikasi, dan mana-mana sistem elektronik di mana pengasingan galvanik isyarat digital diperlukan untuk keselamatan, pengurangan hingar, atau pertukaran aras.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Spesifikasi teknikal menyediakan ciri-ciri elektrik dan pensuisan yang komprehensif. Tafsiran terperinci adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui dalam apa jua keadaan, walaupun seketika. Mengoperasikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Arus Hadapan Input (I_F):20 mA. LED inframerah input mesti didorong dengan perintang pembatas arus untuk memastikan I_Fkekal di bawah nilai ini.
• Voltan Bekalan Output (V_CC):7.0 V. Ini adalah voltan maksimum mutlak yang boleh dikenakan pada pin V_CCdi sebelah output (pin 8).
• Voltan Output (V_O):7.0 V. Voltan pada pin output (6, 7) tidak boleh melebihi had ini.
• Voltan Pengasingan (V_ISO):5000 V_rmsselama 1 minit. Ini adalah parameter ujian untuk kekuatan dielektrik halangan pengasingan antara bahagian input (pin 1-4) dan output (pin 5-8).
• Suhu Pateri (T_SOL):260°C selama 10 saat. Ini membimbing profil pateri alir semula, menunjukkan suhu puncak yang boleh ditahan oleh badan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Pemindahan

Parameter ini menentukan prestasi peranti dalam keadaan operasi biasa (T_A= -40°C hingga 85°C).

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.4V pada I_F=10mA. Ini digunakan untuk mengira perintang siri input apabila didorong dari sumber voltan (cth., R_had= (V_sumber- V_F) / I_F).
• Voltan Output Aras Rendah (V_OL):Maksimum 0.6V pada I_F=5mA dan I_OL=13mA. Ini menentukan keupayaan output untuk menyerap arus sambil mengekalkan voltan logik RENDAH yang sah.
• Arus Ambang Input (I_FT):Maksimum 5mA. Ini adalah arus input yang diperlukan untuk menjamin output bertukar kepada keadaan logik RENDAH yang sah (V_O <0.6V). Reka bentuk harus menggunakan I_Fyang jauh lebih tinggi daripada ini (cth., 7.5mA atau 10mA seperti yang ditunjukkan dalam keadaan ujian) untuk margin.
• Arus Bekalan (I_CCH, I_CCL):Arus rehat IC output. I_CCL(output RENDAH) adalah sedikit lebih tinggi (~14.5mA tip.) daripada I_CCH(~12.5mA tip.) kerana transistor output aktif.

2.3 Ciri-ciri Pensuisan

Parameter ini adalah kritikal untuk analisis masa dalam litar berkelajuan tinggi. Keadaan ujian: V_CC=5V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω.

• Kelewatan Perambatan (t_PLH, t_PHL):Masa dari arus input melintasi 3.75mA ke voltan output melintasi 1.5V. t_PLH(input TINGGI-ke-RENDAH ke output RENDAH-ke-TINGGI) adalah 35 ns tip., 100 ns maks. t_PHLadalah 40 ns tip., 100 ns maks. Ketakseimbangan (5 ns tip.) menyumbang kepada herotan lebar denyut.
• Heboran Lebar Denyut (PWD):|t_PHL- t_PLH|, maksimum 35 ns. Ini adalah perbezaan dalam kelewatan perambatan, yang boleh menyebabkan lebar denyut output berbeza daripada lebar denyut input. Ia adalah kritikal dalam penghantaran isyarat masa atau jam yang tepat.
• Masa Naik/Jatuh (t_r, t_f): t_r(10% hingga 90%) adalah 40 ns tip. t_f(90% hingga 10%) adalah 10 ns tip. Masa jatuh yang lebih pantas adalah tipikal untuk litar tarik-bawah aktif.
• Kekebalan Transien Mod Sepunya (CMTI):Ini adalah parameter pengasingan utama. EL2631 menjamin minimum 10,000 V/μs (tip. 20,000 V/μs), manakala EL2630 menjamin 5,000 V/μs. Ia mengukur kekebalan keadaan output kepada transien voltan pantas antara bumi input dan output. CMTI tinggi menghalang pensuisan palsu dalam persekitaran bising.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun petikan PDF yang disediakan menyebut "Lengkung Ciri-ciri Elektro-Optik Biasa" pada halaman 5, graf khusus tidak disertakan dalam teks. Biasanya, lengkung sedemikian untuk pengganding foto akan termasuk:

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan:Menunjukkan kecekapan arus output berganding relatif kepada arus LED input, walaupun untuk output gerbang logik, ini adalah dalaman kepada IC.
• Kelewatan Perambatan vs. Suhu:Menggambarkan bagaimana parameter masa isyarat berubah merentasi julat suhu operasi.
• Voltan Hadapan vs. Suhu:Menunjukkan pekali suhu negatif (V_F/T_A≈ -1.8 mV/°C), yang penting untuk reka bentuk pacuan arus malar.
• Voltan Output vs. Arus Output (Serap/Sumber):Akan memperincikan keupayaan pemacu output.

Pereka harus merujuk spesifikasi teknikal penuh daripada pengeluar untuk graf ini untuk memahami sempadan prestasi dan penyahkadaran.

4. Maklumat Mekanikal, Pembungkusan & Pemasangan

4.1 Konfigurasi Pin dan Gambarajah

Peranti ini dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin piawai.

• Susunan Pin:
  1. Anod 1
  2. Katod 1
  3. Katod 2
  4. Anod 2
  5. Bumi (GND)
  6. Voltan Output 2 (V_OUT2)
  7. Voltan Output 1 (V_OUT1)
  8. Voltan Bekalan (V_CC)
• Jadual Kebenaran (Logik Positif):Input TINGGI = Output RENDAH; Input RENDAH = Output TINGGI. Pin anod/katod berganda membenarkan sambungan fleksibel LED input.
• Pintasan Kritikal:Sebuah kapasitor seramik 0.1 µF (atau lebih besar) dengan ciri-ciri frekuensi tinggi yang baikmestidisambungkan antara V_CC(pin 8) dan GND (pin 5), diletakkan sedekat mungkin dengan pin peranti. Ini adalah penting untuk operasi stabil dan meminimumkan hingar pensuisan.

4.2 Pateri dan Pengendalian

Had maksimum mutlak untuk pateri adalah 260°C selama 10 saat. Ini sepadan dengan profil alir semula bebas plumbum piawai. Untuk pateri gelombang atau tangan, masa sentuh dan suhu harus dikawal untuk mengelakkan kerosakan pakej. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian.

5. Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

5.1 Litar Aplikasi Biasa

EL263X adalah serba boleh. Aplikasi utama termasuk:

• Pengasingan Antara Muka Digital:Mengasingkan talian UART, SPI, atau I2C antara pengawal mikro dan periferal dalam domain kuasa berbeza atau persekitaran bising.
• Maklum Balas Bekalan Kuasa Pensuisan:Mengasingkan isyarat ralat maklum balas dari sebelah sekunder (output) ke pengawal sebelah primer, menyediakan pengasingan keselamatan dan kekebalan hingar daripada transien pensuisan kuasa.
• Pemutus Gelung Bumi dalam Talian Data:Mengelakkan arus edaran dan hingar dalam pautan komunikasi antara sistem dengan bumi berasingan.
• Penterjemah Aras Logik dengan Pengasingan:Menukar aras voltan (cth., 3.3V ke 5V) sambil juga menyediakan pengasingan galvanik.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Penetapan Arus Input:Pilih I_Fberdasarkan kelajuan dan margin. Keadaan ujian adalah 7.5mA. Menggunakan 10-16 mA menyediakan pensuisan lebih pantas dan margin hingar lebih baik tetapi meningkatkan pembuangan kuasa. Sentiasa gunakan perintang siri: R_IN= (V_PACUAN- V_F) / I_F. Ingat V_Fberkurang dengan suhu.
• Beban Output:Beban ujian adalah 350Ω ke V_CC. Output boleh menyerap minimum 13mA (keadaan I_OL) sambil mengekalkan V_OL <0.6V. Jangan melebihi arus output maksimum (I_O= 50 mA).
• Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Kapasitor pintasan 0.1 µF adalahtidak boleh dirunding. Ketiadaannya boleh menyebabkan ayunan, pencetus palsu, atau prestasi CMTI terjejas.
• Susun Atur untuk CMTI Tinggi:Untuk mencapai CMTI dinilai, kurangkan kapasitans parasit merentasi halangan pengasingan. Pastikan jejak input dan output dipisahkan secara fizikal pada PCB. Ikuti jarak rengangan dan jarak bersih yang disyorkan pengeluar untuk 5000V_rms isolation.
• Memilih EL2630 vs. EL2631:Perbezaan utama adalah CMTI terjamin. Gunakan EL2631 dalam aplikasi dengan hingar dV/dt yang sangat tinggi, seperti dalam pemacu motor atau penyongsang kuasa tinggi. EL2630 sesuai untuk persekitaran yang kurang mencabar.

6. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan siri pengganding foto piawai 4N25/4N35 (yang merupakan output transistor), EL263X menawarkan kelebihan muktamad untuk sistem digital:

• Kelajuan:10 Mbit/s berbanding biasanya<100 kbit/s untuk pengganding output transistor.
• Jenis Output:Output gerbang logik dengan tarik-naik dan tarik-bawah aktif menyediakan tepi bersih dan pantas serta keserasian logik langsung, tidak seperti output transistor pengumpul terbuka yang memerlukan perintang tarik-naik luaran dan lebih perlahan.
• CMTI:CMTI tinggi yang ditentukan dan dijamin (10 kV/µs) adalah metrik kritikal untuk keteguhan industri, selalunya tidak ditentukan atau jauh lebih rendah dalam pengganding asas.

Berbanding dengan pengganding berkelajuan tinggi lain atau pengasing digital (berdasarkan gandingan kapasitif atau magnet), pengganding foto seperti EL263X menawarkan kelebihan berdasarkan teknologi optik yang difahami dengan baik dengan kekebalan intrinsik tinggi terhadap medan magnet.

7. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter)

S: Apakah kadar data maksimum yang boleh saya capai?

J: Peranti ini dicirikan untuk operasi 10 Mbit/s. Faktor pembatas adalah kelewatan perambatan dan herotan lebar denyut. Untuk gelombang persegi kitaran tugas 50%, frekuensi maksimum adalah lebih kurang 1/(2 * t_PHL) atau 1/(2 * t_PLH), mana yang lebih kecil. Menggunakan kelewatan maks (100 ns), ini memberikan ~5 MHz. Walau bagaimanapun, untuk data tanpa-kembali-ke-sifar (NRZ), kadar 10 Mbit/s adalah sah.

S: Mengapakah kapasitor pintasan adalah wajib?

J: Pensuisan berkelajuan tinggi peringkat output dalaman menyebabkan lonjakan arus tiba-tiba pada talian V_CC. Tanpa kapasitor tempatan, rendah aruhan, lonjakan ini boleh menyebabkan voltan bekalan dalaman menurun atau melonjak, membawa kepada operasi tidak menentu, margin hingar berkurangan, dan kegagalan memenuhi spesifikasi CMTI.

S: Bolehkah saya memacu input secara langsung dari pin pengawal mikro?

J: Ya, tetapi andamestimenggunakan perintang pembatas arus. Pin pengawal mikro tipikal pada 3.3V atau 5V boleh menyumber/menyerap arus yang mencukupi. Contohnya, untuk mendapatkan I_F≈ 10mA dari pin 3.3V: R = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω (gunakan nilai piawai 180Ω atau 200Ω). Sentiasa sahkan keupayaan arus pin MCU.

S: Apakah maksud ciri "output boleh strobo"?

J: Ini merujuk kepada keupayaan untuk memaksa output ke keadaan impedans tinggi. Walaupun jadual kebenaran yang disediakan tidak menunjukkan fungsi lumpuh, sesetengah pengganding foto gerbang logik mempunyai pin dayakan output. Penerangan EL263X menyebutnya, tetapi susunan pin dan jadual tidak menunjukkan pin khusus untuk ini. Pereka harus mengesahkan pelaksanaan ciri ini dalam varian khusus.

8. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat UART 1 Mbit/s antara nod sensor 3.3V dan pengawal sistem 5V dalam persekitaran industri dengan hingar motor.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Bahagian:Pilih EL2631 untuk CMTI terjamin lebih tinggi (10 kV/µs) untuk menahan hingar dari motor berdekatan.
2. Litar Input:Pin TX sensor 3.3V memacu input pengganding foto. Kira perintang siri untuk I_F= 10mA: R_IN= (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω. Gunakan perintang 180Ω. Sambungkan anod (pin 1 atau 4) ke perintang, katod (pin 2 atau 3) ke GND sensor.
3. Litar Output:Bekalkan V_CC= 5V dari sebelah pengawal. Letakkan kapasitor seramik 0.1 µF terus antara pin 8 (V_CC) dan pin 5 (GND). Sambungkan pin output (6 atau 7) ke pin RX pengawal 5V. Perintang siri (cth., 100Ω) boleh ditambah untuk menghadkan arus jika perlu, tetapi tidak diperlukan ketat untuk input logik.
4. Susun Atur PCB:Letakkan pengganding foto merangkangi jurang pengasingan pada PCB. Pastikan >8mm rengangan/jarak bersih (rujuk piawaian keselamatan untuk 5000V_rms) antara semua tuangan kuprum, komponen, dan jejak sebelah input dan output. Pastikan kaki kapasitor pintasan sangat pendek.
5. Pengesahan:Dengan persediaan ini, logik TINGGI (3.3V) dari TX sensor akan menghidupkan LED, menyebabkan output menjadi RENDAH (<0.6V), yang dibaca oleh pengawal 5V sebagai logik RENDAH. Isyarat diterbalikkan, yang boleh dibetulkan dalam perisian jika perlu.

9. Prinsip Operasi

EL263X beroperasi berdasarkan prinsip gandingan optik. Isyarat input elektrik memacu Diod Pemancar Cahaya (LED) inframerah. Apabila pincang hadapan, LED memancarkan cahaya inframerah. Cahaya ini merentasi halangan pengasingan lutsinar (biasanya jurang plastik acuan). Di sebelah lain, pengesan foto silikon monolitik dan litar bersepadu mengesan cahaya ini. IC termasuk penguat gandaan tinggi, pencetus Schmitt untuk kekebalan hingar, dan peringkat pemacu output tiang totem. Pemacu secara aktif menarik pin output TINGGI (ke arah V_CC) atau RENDAH (ke arah GND) berdasarkan kehadiran atau ketiadaan cahaya, mencipta isyarat logik bersih dan ditimbal yang terasing secara elektrik daripada input. Halangan pengasingan menyediakan keupayaan tahan voltan tinggi dan menghalang gelung bumi.

10. Trend Teknologi

Teknologi pengganding foto terus berkembang. Trend yang berkaitan dengan peranti seperti EL263X termasuk:

• Kelajuan Lebih Tinggi:Pembangunan berterusan mensasarkan kadar data melebihi 50 Mbit/s dan malah ke julat 100+ Mbit/s untuk antara muka bersiri berkelajuan tinggi moden.
• Penggunaan Kuasa Lebih Rendah:Mengurangkan keperluan arus LED input (I_F) dan arus bekalan output (I_CC) untuk memenuhi permintaan peranti mudah alih dan cekap tenaga.
• Integrasi Dipertingkatkan:Menggabungkan berbilang saluran pengasingan (dua, empat) dalam satu pakej untuk menjimatkan ruang papan dan kos dalam antara muka berbilang talian seperti SPI atau GPIO terasing.
• CMTI Diperbaiki:Apabila kelajuan pensuisan elektronik kuasa meningkat (cth., dengan transistor SiC dan GaN), permintaan untuk pengasing dengan penarafan CMTI lebih tinggi (25-100 kV/µs) berkembang untuk mengekalkan kebolehpercayaan.
• Pengecilan Pakej:Beralih dari pakej DIP lubang tembus kepada pilihan pemasangan permukaan seperti SOIC-8 dan malah pakej SOIC badan lebar lebih kecil untuk menampung reka bentuk PCB lebih padat.

Siri EL263X berada dalam kurungan prestasi yang mantap, menawarkan keseimbangan teguh antara kelajuan, kekuatan pengasingan, dan kekebalan hingar untuk pelbagai aplikasi industri dan komunikasi.