Dokumen Teknikal EL050L Series Photocoupler - Pakej SOP 8-Pin - Bekalan Dual 3.3V/5V - Kelajuan 1Mbit/s - Pengasingan Tinggi

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL050L mewakili pengganding opto transistor (pengasing opto) berprestasi tinggi dan berkelajuan tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan elektrik teguh dan penghantaran isyarat digital pantas. Fungsi teras peranti ini adalah untuk memindahkan isyarat elektrik antara dua litar terpencil menggunakan cahaya, seterusnya mengelakkan gelung bumi, menyekat voltan tinggi dan mengurangkan penghantaran hingar.

Di terasnya, peranti ini mengandungi diod pemancar cahaya inframerah (LED) yang digandingkan secara optik kepada pengesan foto bersepadu berkelajuan tinggi dengan keluaran get logik. Konfigurasi ini membolehkannya berfungsi sebagai pengasing digital. Ia dibungkus dalam Pakej Garis Kecil (SOP) 8-pin yang padat, menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan teknologi permukaan-mount (SMT) moden.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

EL050L direka dengan beberapa kelebihan utama yang menentukan kedudukannya dalam pasaran:

• Operasi Berkelajuan Tinggi:Mampu mencapai kadar data sehingga 1 Megabit sesaat (1Mbit/s), sesuai untuk antara muka komunikasi digital dan isyarat kawalan pensuisan pantas.
• Pengasingan Teguh:Ia menyediakan voltan pengasingan tinggi 3750 V_rmsantara sisi input dan output, memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan dalam persekitaran voltan tinggi.
• Kekebalan Hingar Cemerlang:Ia mempunyai kekebalan sementara mod sepunya (CMTI) tinggi minimum 15 kV/μs, membolehkannya menolak lonjakan voltan pantas yang muncul merentasi halangan pengasingan, yang amat kritikal dalam elektronik kuasa bising seperti pemacu motor.
• Voltan Bekalan Dual:Sisi output serasi dengan kedua-dua sistem logik 3.3V dan 5V, menawarkan fleksibiliti reka bentuk.
• Pematuhan Alam Sekitar:Peranti ini bebas halogen, bebas Pb, dan mematuhi RoHS, REACH, serta pelbagai piawaian keselamatan antarabangsa (UL, cUL, VDE, dll.).

Pasaran sasaran utama termasuk automasi perindustrian, litar maklum balas bekalan kuasa, sistem pemacu motor, pengasingan antara muka komunikasi, dan sebarang aplikasi di mana perbezaan keupayaan bumi atau hingar voltan tinggi menjadi kebimbangan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci bagi parameter elektrik dan optik utama yang dinyatakan dalam datasheet.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Arus Hadapan Input (I_F):25 mA berterusan. Ini menghadkan arus DC maksimum melalui LED input.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):50 mA untuk denyut dengan kitar tugas 50% dan lebar denyut 1ms. Ini membenarkan arus pacuan segera yang lebih tinggi untuk tempoh singkat.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. LED input tidak boleh dikenakan bias songsang melebihi nilai ini.
• Voltan Output (V_O) & Voltan Bekalan (V_CC):-0.5V hingga +7V. Pin output dan pin bekalan mesti kekal dalam julat voltan ini relatif kepada tanah output (GND).
• Voltan Pengasingan (V_ISO):3750 V_rmsselama 1 minit. Ini adalah voltan ujian hi-pot yang dikenakan antara pin input dipendekkan (1-4) dan pin output dipendekkan (5-8) untuk mengesahkan integriti halangan pengasingan.
• Suhu Operasi (T_OPR):-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin memenuhi spesifikasi elektriknya dalam julat suhu ambien ini.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Pemindahan

Parameter ini dijamin dalam julat suhu operasi 0°C hingga 70°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

Ciri-ciri Input:

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.45V, dengan maksimum 1.8V pada arus hadapan (I_F) 16 mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED apabila mengkonduksi.
• Pekali Suhu V_F:Kira-kira -1.9 mV/°C. Voltan hadapan LED berkurangan apabila suhu meningkat, yang merupakan ciri tipikal diod semikonduktor.

Ciri-ciri Output:

• Arus Output Logik Tinggi (I_OH):Arus bocor sangat rendah (maks 0.5 µA) apabila input dimatikan (I_F=0). Ini menunjukkan keadaan "mati" yang baik.
• Arus Bekalan: I_CCL(keadaan logik rendah, input hidup) biasanya 100 µA, manakala I_CCH(keadaan logik tinggi, input mati) jauh lebih rendah, biasanya 0.01 µA. Nilai ini menentukan penggunaan kuasa rehat peringkat output.

Ciri-ciri Pemindahan:

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Untuk EL050L, CTR ditentukan antara 7% dan 50% di bawah keadaan ujian piawai (I_F=16mA, V_O=0.4V, V_CC=3.3V, T_A=25°C). CTR ialah nisbah arus pengumpul transistor output kepada arus hadapan LED input. CTR minimum 5% dijamin di bawah keadaan yang sedikit berbeza (V_O=0.5V). Parameter ini amat penting untuk memastikan output dapat menyerap arus yang mencukupi untuk menurunkan voltan output.
• Voltan Output Logik Rendah (V_OL):Biasanya 0.12V, dengan maksimum 0.4V apabila I_F=16mA dan output menyerap 3 mA. Voltan tepu rendah ini penting untuk isyarat logik-rendah yang bersih.

2.3 Ciri-ciri Pensuisan

Parameter ini menentukan prestasi dinamik pengganding opto, kritikal untuk aplikasi berkelajuan tinggi. Ujian dilakukan pada I_F=16mA dan V_CC=3.3V.

• Masa Lengah Perambatan:
  • T_PHL(ke Logik Rendah):Maksimum 2.0 µs dengan perintang beban 4.1kΩ (R_L). Pensuisan lebih pantas (maks 0.9 µs) dicapai dengan beban lebih kecil 1.9kΩ. Ini ialah lengah daripada LED input dihidupkan kepada voltan output jatuh ke paras logik rendah.
  • T_PLH(ke Logik Tinggi):Begitu juga, maksimum 2.0 µs (4.1kΩ) dan 0.9 µs (1.9kΩ). Ini ialah lengah daripada LED input dimatikan kepada voltan output naik ke paras logik tinggi.
• Kekebalan Sementara Mod Sepunya (CMTI):Metrik keteguhan utama. Peranti diuji untuk menahan minimum 1000 V/μs (biasa) kadar perubahan voltan mod sepunya (dV_CM/dt) sambil mengekalkan keadaan logik output yang betul, kedua-dua tinggi dan rendah. Ujian menggunakan denyut mod sepunya 10V puncak-ke-puncak. CMTI tinggi mengelakkan pencetus palsu daripada lonjakan hingar merentasi halangan pengasingan.

3. Konfigurasi Pin dan Penerangan Fungsian

Peranti menggunakan pakej SOP 8-pin. Susunan pin adalah seperti berikut:

• Pin 1, 4:Tiada Sambungan (NC). Pin ini tidak bersambung dalaman dan boleh dibiarkan terapung atau disambung ke bumi untuk perisai dalam susun atur PCB.
• Pin 2:Anod LED inframerah input.
• Pin 3:Katod LED inframerah input.
• Pin 5:Bumi (GND) untuk litar sisi output.
• Pin 6:Voltan Output (V_OUT). Ini ialah output pengumpul terbuka pengesan foto. Perintang tarik-naik luaran ke V_CCdiperlukan.
• Pin 7:Voltan Strob atau Bias (V_B). Berdasarkan penerangan ("output boleh distrob"), pin ini mungkin menyediakan cara untuk mendayakan atau menyahdayakan peringkat output untuk pengurangan hingar atau pemultipleksan pelbagai peranti. Datasheet tidak memberikan maklumat aplikasi terperinci untuk pin ini; disyorkan untuk merujuk nota aplikasi pengilang.
• Pin 8:Voltan Bekalan (V_CC) untuk sisi output. Menerima 3.3V atau 5V.

4. Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

4.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pengasingan Pacuan Get dalam Pemacu Motor/Penyongsang:Mengasingkan isyarat PWM mikropengawal voltan rendah daripada litar pemacu get voltan tinggi dan bising untuk IGBT atau MOSFET. CMTI tinggi amat penting di sini.
• Pengasingan Gelung Maklum Balas dalam Bekalan Kuasa Mod Suis (SMPS):Menyediakan maklum balas voltan/arus terpencil daripada sisi sekunder (output) kepada pengawal sisi primer, memastikan keselamatan dan kawalaturan.
• Pengasingan Antara Muka Komunikasi:Mengasingkan talian data bersiri (cth., RS-485, CAN, UART) untuk memutuskan gelung bumi dan melindungi logik sensitif daripada gangguan sementara.
• Terjemahan Aras Logik dan Pemisahan Bumi:Antara muka antara sistem dengan keupayaan bumi atau aras voltan logik berbeza (cth., LVTTL 3.3V kepada CMOS 5V).
• Pengganti untuk Transformer Denyut atau Pengganding Fototransistor Lebih Perlahan:Menawarkan penyelesaian yang lebih kecil, lebih bersepadu dan berpotensi lebih boleh dipercayai dengan kelajuan setanding atau lebih baik.

4.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Perintang Had Arus Input:Perintang siri mesti sentiasa digunakan dengan LED input untuk menghadkan arus hadapan (I_F) kepada nilai selamat, biasanya antara 5mA dan 16mA mengikut keadaan ujian datasheet. Nilai perintang dikira sebagai R_had= (V_pacu- V_F) / I_F.
• Perintang Tarik-Naik Output:Output pengumpul terbuka pada Pin 6 memerlukan perintang tarik-naik luaran ke V_CC. Nilai perintang ini (R_L) ialah pertukaran kritikal:
  • R_LLebih Kecil (cth., 1.9kΩ):Memberikan masa naik lebih pantas (T_PLHlebih rendah) dan tarik-naik lebih kuat, tetapi meningkatkan penyebaran kuasa apabila output rendah (I_OL= V_CC/R_L). Pastikan keupayaan penyerapan arus output tidak dilebihi.
  • R_LLebih Besar (cth., 4.1kΩ atau 10kΩ):Mengurangkan penggunaan kuasa tetapi menghasilkan masa naik lebih perlahan dan mungkin lebih terdedah kepada pengambilan hingar.
• Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Letakkan kapasitor seramik 0.1µF berhampiran pin 8 (V_CC) dan 5 (GND) untuk menyediakan sumber arus impedans rendah tempatan untuk pensuisan berkelajuan tinggi dan menapis hingar.
• Susun Atur PCB untuk CMTI Tinggi:Untuk mengekalkan kekebalan sementara mod sepunya tinggi, kurangkan kapasitans parasit merentasi halangan pengasingan. Ini bermakna menjaga jejak input dan output dipisahkan secara fizikal pada PCB, mengelakkan larian selari, dan mengikut jarak rengangan dan jarak jelas yang disyorkan dinyatakan dalam piawaian keselamatan.
• Penggunaan Pin Strob (V_B):Jika ciri boleh distrob tidak diperlukan, pin ini harus disambung mengikut cadangan pengilang, yang selalunya ke V_CCatau dibiarkan terapung. Datasheet kekurangan panduan jelas, jadi pengesahan diperlukan.

5. Maklumat Mekanikal, Pembungkusan dan Pemasangan

5.1 Dimensi Pakej dan Pemasangan

Peranti ini dibungkus dalam Pakej Garis Kecil (SOP) 8-pin. Datasheet termasuk lukisan pakej dengan dimensi kritikal (panjang, lebar, tinggi, padang plumbum, dll.). Pereka bentuk mesti mematuhi dimensi ini untuk penciptaan tapak kaki PCB.

Susun atur pad yang disyorkan untuk pemasangan permukaan biasanya disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa pateri alir semula. Susun atur ini mengambil kira pelepasan haba dan fillet pateri yang betul.

5.2 Pateri dan Pengendalian

• Pateri Alir Semula:Peranti boleh menahan suhu pateri maksimum (T_SOL) 260°C selama 10 saat. Profil alir semula bebas plumbum piawai (IPC/JEDEC J-STD-020) umumnya boleh digunakan.
• Kepekaan Kelembapan:Pakej SOP biasanya sensitif kepada kelembapan. Jika peranti dibekalkan dalam pek kering, ia mesti dibakar mengikut arahan pengilang jika had masa pendedahan dilebihi sebelum pateri.
• Keadaan Penyimpanan:Julat suhu penyimpanan maksimum mutlak ialah -40°C hingga +125°C. Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik.

6. Maklumat Pesanan dan Pembezaan Model

Nombor bahagian mengikut format:EL050L(Z)-V

• EL050L:Nombor bahagian asas untuk siri.
• (Z):Pilihan Pita dan Gegelung.
  • Tiada: Dibungkus dalam tiub 100 unit.
  • (TA): Pita dan gegelung jenis TA, 2000 unit per gegelung.
  • (TB): Pita dan gegelung jenis TB, 2000 unit per gegelung.
• -V:Akhiran pilihan menunjukkan peranti diperakui kepada piawaian VDE. Jika ditinggalkan, peranti mempunyai kelulusan piawai (UL, cUL, dll.).

Contoh:

• EL050L:Bahagian piawai dalam tiub.
• EL050L-V:Bahagian diperakui VDE dalam tiub.
• EL050L(TA)-V:Bahagian diperakui VDE pada pita dan gegelung jenis TA.

7. Perbandingan Teknikal dan Soalan Lazim

7.1 Perbandingan dengan Jenis Pengasing Lain

• berbanding Pengganding Fototransistor Tradisional:EL050L jauh lebih pantas (1Mbit/s berbanding selalunya <100kbit/s) disebabkan peringkat output get logik bersepadunya, yang secara aktif memacu output berbanding bergantung pada fototransistor pasif.
• berbanding Pengasing Digital (berasaskan CMOS):Pengasing digital menggunakan gandingan RF atau kapasitif dan boleh mencapai kelajuan lebih tinggi (cth., 100Mbit/s+) dan penggunaan kuasa lebih rendah. Walau bagaimanapun, pengganding opto seperti EL050L umumnya menawarkan voltan pengasingan semula jadi lebih tinggi dan kebolehpercayaan jangka panjang lebih baik disebabkan pengasingan optik galvaniknya, yang kebal terhadap medan magnet.
• berbanding Transformer Denyut:EL050L menyediakan terjemahan aras DC statik, manakala transformer hanya menghantar isyarat AC. Ia juga lebih kecil dan tidak memerlukan litar pemacu kompleks untuk pembentukan isyarat.

7.2 Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter)

S: Bolehkah saya memacu LED input terus dari pin mikropengawal 5V?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus. Untuk pin MCU 5V, V_pacu=5V. Andaikan V_F≈1.5V dan I_Fdikehendaki=10mA, R_had= (5V - 1.5V) / 0.01A = 350Ω. Perintang 330Ω atau 360Ω akan sesuai.

S: Apakah nilai perintang tarik-naik (R_L) yang patut saya gunakan pada output?

J: Ia bergantung pada keperluan kelajuan dan kuasa anda. Untuk kelajuan maksimum, gunakan 1.9kΩ (jika V_CC=3.3V, I_OL≈1.7mA). Untuk kuasa lebih rendah dan kelajuan sederhana, 4.7kΩ atau 10kΩ adalah biasa. Sahkan bahawa ambang logik-rendah input beban anda (V_IL) selamat di atas V_OLpengganding opto pada I_OL.

yang anda pilih.

S: CTR mempunyai julat luas (7% hingga 50%). Bagaimanakah ini menjejaskan reka bentuk saya?_FJ: Anda mesti mereka bentuk untuk CTR minimum kes terburuk (5% di bawah keadaan spesifik datasheet) untuk memastikan output sentiasa dapat menyerap arus yang mencukupi untuk mencapai voltan logik-rendah yang sah. Jika margin reka bentuk anda tidak mencukupi dengan CTR minimum, anda mungkin perlu meningkatkan arus LED input (I

).

S: Adakah penarafan pengasingan 3750Vrms mencukupi untuk aplikasi perindustrian saya?

J: 3750Vrms ialah penarafan piawai untuk pengasingan fungsi dalam banyak sistem kawalan perindustrian. Untuk pengasingan diperkukuh atau aplikasi dengan voltan talian utama lebih tinggi (cth., 480VAC tiga fasa), anda mesti menyemak piawaian keselamatan spesifik (IEC/UL 60747-5-5) untuk memastikan penarafan peranti memenuhi voltan kerja, darjah pencemaran dan kriteria kumpulan bahan yang diperlukan.

8. Prinsip Operasi dan Trend Teknologi

8.1 Prinsip Operasi

EL050L beroperasi berdasarkan prinsip asas penukaran opto-elektronik. Apabila arus hadapan dikenakan pada LED inframerah sisi input (pin 2-3), ia memancarkan foton. Foton ini bergerak merentasi halangan pengasingan lutsinar (biasanya sebatian silikon atau plastik acuan) dan menghenti kawasan fotosensitif pengesan bersepadu pada sisi output. Litar pengesan, yang termasuk fotodiod dan peringkat gandaan (mungkin penguat transimpedans dan pembanding/get logik), menukar isyarat cahaya kembali kepada isyarat elektrik. Ciri "boleh distrob" pada pin 7 mencadangkan input kawalan tambahan kepada peringkat output ini, mungkin mengawal gerbang output untuk mengurangkan kuasa atau membolehkan perkongsian bas. Kelebihan utama ialah ketiadaan lengkap sambungan galvanik (elektrik) antara kedua-dua belah, menyediakan pengasingan voltan tinggi dan kekebalan hingar.

8.2 Trend Industri