Spesifikasi Teknikal Siri Fotokopel Transistor Kelajuan Tinggi 1Mbit/s 8-Pin DIP 6N135 6N136 EL450x - Pakej DIP-8 - Penebatan 5000Vrms

1. Gambaran Keseluruhan Produk

6N135, 6N136, EL4502, dan EL4503 ialah keluarga fotokopel keluaran transistor kelajuan tinggi (pengasing optik) yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan isyarat digital pantas. Setiap peranti mengintegrasikan diod pemancar cahaya inframerah (LED) yang digandingkan secara optik kepada fotopengesan transistor kelajuan tinggi. Kelebihan teras siri ini terletak pada susunan pin khususnya, yang memisahkan pincang fotodiod dan pengumpul transistor keluaran. Pilihan seni bina ini mengurangkan dengan ketara kapasitansi asas-pengumpul transistor input, membolehkan kelajuan pensuisan sehingga 1 Megabit sesaat (1Mbit/s), iaitu lebih pantas berbanding fotokopel berasaskan 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. Ia dicirikan untuk operasi dalam julat suhu yang luas dan mematuhi piawaian keselamatan antarabangsa utama, menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri, telekomunikasi, dan elektronik kuasa.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Pengendalian peranti secara berterusan pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan. Had utama termasuk:

• Arus Hadapan Input (I_F): 25 mA berterusan. Arus hadapan puncak (I_FP) dinilai pada 50 mA untuk denyutan dengan kitar tugas 50% dan lebar denyut 1ms.
• Voltan Songsang (V_R): Maksimum 5 V merentasi LED input.
• Voltan Keluaran (V_O): Julat dari -0.5 V hingga +20 V pada pin keluaran.
• Voltan Bekalan (V_CC): Julat dari -0.5 V hingga +30 V untuk bekalan kuasa bahagian keluaran.
• Voltan Penebatan (V_ISO): 5000 V_rmsselama 1 minit. Ini ialah parameter keselamatan kritikal, diuji dengan memintaskan pin bahagian input (1-4) bersama dan pin bahagian keluaran (5-8) bersama.
• Suhu Operasi (T_OPR): -55°C hingga +100°C. Julat luas ini memastikan prestasi yang boleh dipercayai dalam persekitaran yang sukar.
• Pelesapan Kuasa Jumlah (P_TOT): 200 mW, menggabungkan had kuasa input dan keluaran.

2.2 Ciri Elektrik dan Pemindahan

Parameter ini dijamin dalam julat suhu operasi 0°C hingga 70°C melainkan dinyatakan sebaliknya. Ia mentakrifkan prestasi peranti dalam keadaan operasi biasa.

• Voltan Hadapan (V_F): Biasanya 1.45V pada I_F= 16 mA. Ini penting untuk mereka bentuk litar had arus bahagian input.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR): Ini ialah nisbah arus pengumpul transistor keluaran kepada arus hadapan LED input, dinyatakan sebagai peratusan. 6N135 mempunyai CTR minimum 7% (senario tip.), manakala 6N136, EL4502, dan EL4503 mempunyai minimum 19%. Parameter ini secara langsung mempengaruhi arus pacuan yang diperlukan untuk arus keluaran tertentu.
• Voltan Keluaran Logik Rendah (V_OL): Voltan pada pin keluaran apabila peranti berada dalam keadaan "HIDUP". Untuk 6N135, ia dijamin di bawah 0.4V (maks) pada I_F=16mA dan I_O=1.1mA. Untuk 6N136/EL450x, ia di bawah 0.4V pada I_O=3mA. V_OLrendah adalah penting untuk isyarat logik-rendah yang bersih.
• Arus Bekalan (I_CCL, I_CCH): I_CCLialah arus yang diambil dari V_CCapabila keluaran rendah (LED hidup), biasanya 140 µA. I_CCHialah arus apabila keluaran tinggi (LED mati), biasanya 0.01 µA, menunjukkan penggunaan kuasa yang sangat rendah dalam keadaan rehat.

3. Ciri Pensuisan

Parameter ini mengukur kelajuan peranti, yang merupakan pembeza utamanya. Ujian dilakukan pada I_F=16mA dan V_CC=5V.

• Kelewatan Perambatan (t_PHL, t_PLH): Ini ialah kelewatan masa antara pinggir isyarat input dan tindak balas keluaran yang sepadan.
  • 6N135: t_PHL(ke Rendah) biasanya 0.35 µs (maks 2.0 µs); t_PLH(ke Tinggi) biasanya 0.5 µs (maks 2.0 µs) dengan R_L=4.1kΩ.
  • 6N136/EL450x: t_PHLbiasanya 0.35 µs (maks 1.0 µs); t_PLHbiasanya 0.3 µs (maks 1.0 µs) dengan R_L=1.9kΩ.
  Kelewatan perambatan pantas ini membolehkan penghantaran data yang boleh dipercayai pada 1Mbit/s.
• Kekebalan Transien Mod Sepunya (CM_H, CM_L): Ini mengukur keupayaan peranti untuk menolak transien voltan pantas (bunyi bising) yang muncul sama rata pada kedua-dua belah input dan keluaran halangan penebatan. Ia dinyatakan dalam Volt per mikrosaat (V/µs).
  • 6N135/6N136/EL4502: Minimum 1000 V/µs untuk kedua-dua keadaan tinggi dan rendah.
  • EL4503: Jauh lebih tinggi, dengan nilai tipikal 20,000 V/µs dan minimum 15,000 V/µs, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang sangat bising seperti pemacu motor.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Konfigurasi Pin

Peranti menggunakan pakej DIP 8-pin. Susunan pin berbeza sedikit antara 6N135/6N136 dan EL4502/EL4503, terutamanya dalam fungsi pin 7.

Untuk 6N135 / 6N136:

1. Tiada Sambungan (NC)
2. Anod (Anod LED Input)
3. Katod (Katod LED Input)
4. Tiada Sambungan (NC)
5. Bumi (Bumi bahagian keluaran, GND)
6. Voltan Keluaran (V_OUT)
7. Voltan Pincang (V_B) - Pin ini menyediakan sambungan berasingan untuk memincang fotodiod dalaman, yang merupakan kunci untuk mencapai kelajuan tinggi.
8. Voltan Bekalan (V_CC)

Untuk EL4502 / EL4503:

1. Tiada Sambungan (NC)
2. Anod (Anod LED Input)
3. Katod (Katod LED Input)
4. Tiada Sambungan (NC)
5. Bumi (Bumi bahagian keluaran, GND)
6. Voltan Keluaran (V_OUT)
7. Tiada Sambungan (NC) - Nota: Pin 7 tidak disambungkan dalam varian ini.
8. Voltan Bekalan (V_CC)

5. Cadangan Aplikasi

5.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penerima Talian & Peralatan Telekomunikasi: Mengasingkan talian data digital (cth., RS-232, RS-485) untuk mengelakkan gelung bumi dan melindungi litar sensitif daripada lonjakan.
• Pengasingan Transistor Kuasa dalam Pemacu Motor & Bekalan Kuasa Mod Suis (SMPS): Memberikan isyarat pacuan get kepada MOSFET/IGBT kuasa sisi tinggi sambil mengekalkan penebatan galvanik. Kekebalan transien mod sepunya tinggi (terutamanya EL4503) adalah kritikal di sini.
• Pengasingan Bumi Logik Kelajuan Tinggi: Memutuskan gelung bumi antara subsistem digital yang beroperasi pada potensi berbeza, mengelakkan gandingan bunyi bising.
• Pengganti untuk Fotokopel Fototransistor Kelajuan Rendah: Menaik taraf reka bentuk sedia ada untuk kadar data yang lebih tinggi tanpa perubahan litar utama.
• Perkakas Rumah & Kawalan Perindustrian: Mengasingkan mikropengawal antara muka pengguna daripada peringkat kuasa.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus Input: Perintang luaran mesti digunakan secara bersiri dengan LED input untuk menghadkan arus hadapan (I_F) kepada nilai yang dikehendaki, biasanya sekitar 16 mA untuk kelajuan dan CTR optimum. Nilai perintang dikira sebagai (Voltan Bekalan - V_F) / I_F.
• Perintang Tarik Naik Keluaran: Perintang tarik naik (R_L) diperlukan antara V_OUT(pin 6) dan V_CC(pin 8). Nilainya mempengaruhi kedua-dua kelajuan pensuisan dan keupayaan arus keluaran. Spesifikasi teknikal menyatakan keadaan ujian dengan R_L=4.1kΩ untuk 6N135 dan 1.9kΩ untuk 6N136/EL450x. Nilai yang lebih rendah meningkatkan kelajuan tetapi juga meningkatkan pelesapan kuasa.
• Kapasitor Pintasan: Letakkan kapasitor seramik 0.1 µF berhampiran pin V_CCdan GND pada bahagian keluaran untuk menyahgandingkan bunyi bising frekuensi tinggi.
• Susun Atur untuk CMR Tinggi: Untuk mengekalkan penolakan mod sepunya yang tinggi, kurangkan kapasitansi parasit antara bahagian input dan keluaran susun atur papan litar. Pastikan jejak pada kedua-dua belah halangan penebatan dipisahkan dengan baik.

6. Perbandingan Teknikal dan Panduan Pemilihan

Perbezaan utama dalam siri ini adalah dalam Nisbah Pemindahan Arus (CTR) dan Penolakan Mod Sepunya (CMR).

• 6N135 vs. 6N136/EL4502: 6N135 mempunyai CTR minimum yang lebih rendah (7% vs. 19%). Ini bermakna ia mungkin memerlukan arus input yang sedikit lebih tinggi untuk mencapai ayunan arus keluaran yang sama. 6N136/EL4502 menawarkan margin yang lebih baik.
• EL4503 vs. Lain-lain: EL4503 menonjol dengan kekebalan transien mod sepunya yang sangat tinggi (15,000 V/µs min). Ini menjadikannya pilihan utama untuk aplikasi dengan bunyi elektrik yang sangat tinggi, seperti dalam pemacu frekuensi boleh ubah (VFD) atau pengawal motor perindustrian, di mana lonjakan voltan pantas (dV/dt) adalah biasa.
• Ringkasan Pemilihan:
  • Untuk pengasingan kelajuan tinggi tujuan umum dengan CTR yang baik: Pilih 6N136 atau EL4502.
  • Jika kos adalah faktor utama dan CTR yang lebih rendah boleh diterima: 6N135 mungkin mencukupi.
  • Untuk persekitaran elektronik kuasa yang paling mencabar dan bising tinggi: EL4503 direka khusus untuk peranan ini.

7. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah kelebihan utama fotokopel ini berbanding 4N35 standard?

J: Kelajuan. Seni bina pin pincang khusus (V_Bpada 6N135/136) mengurangkan kapasitansi dalaman, membolehkan operasi pada 1Mbit/s, manakala fotokopel fototransistor standard seperti 4N35 biasanya terhad kepada di bawah 100 kbit/s.

S: Bolehkah saya menggunakan bekalan 5V tunggal untuk kedua-dua belah input dan keluaran?

J: Secara elektrik, ya, tetapi ini menafikan tujuan penebatan. Untuk penebatan sebenar, bahagian input (LED) dan bahagian keluaran (pengesan, V_CC, GND) mesti dibekalkan kuasa dari bekalan kuasa berasingan yang tidak bersambung atau dari penukar DC-DC terpencil.

S: Mengapa terdapat dua nilai perintang tarik naik yang disyorkan berbeza (4.1kΩ vs. 1.9kΩ)?

J: Spesifikasi CTR peranti yang berbeza membawa kepada titik operasi optimum yang berbeza. 6N135, dengan CTR yang lebih rendah, menggunakan perintang tarik naik yang lebih tinggi untuk menghadkan arus keluaran untuk spesifikasi voltan rendah keluaran tertentu, sambil masih mencapai kelajuan sasaran. 6N136/EL450x, dengan CTR yang lebih tinggi, boleh menggunakan nilai perintang yang lebih rendah, yang boleh meningkatkan lagi kelajuan pensuisan.

S: Apakah maksud "bebas plumbum dan mematuhi RoHS" untuk proses pemasangan saya?

J: Ia bermakna peranti dikilangkan tanpa plumbum (Pb) dan mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya. Ini membolehkannya digunakan dalam produk yang dijual di rantau dengan peraturan alam sekitar ini. Penarafan suhu pateri (260°C selama 10 saat) dinyatakan untuk proses pateri bebas plumbum.

8. Pengenalan Prinsip

Fotokopel keluaran transistor beroperasi berdasarkan prinsip pengasingan optik. Arus elektrik yang dikenakan pada bahagian input menyebabkan Diod Pemancar Cahaya (LED) inframerah memancarkan cahaya. Cahaya ini merentasi jurang kecil dalam pakej dan mengenai kawasan asas fototransistor pada bahagian keluaran. Foton masuk menjana pasangan elektron-lubang dalam asas, bertindak secara efektif sebagai arus asas. "Arus asas optik" ini menghidupkan transistor, membolehkan arus pengumpul yang jauh lebih besar mengalir dari V_CCke pin keluaran, ditarik rendah melalui transistor. Apabila arus input adalah sifar, LED mati, tiada cahaya mengenai transistor, dan ia kekal dalam keadaan mati, membolehkan pin keluaran ditarik tinggi oleh perintang luaran. Kunci kepada kelajuan tinggi dalam siri ini ialah sambungan berasingan untuk fotodiod dalaman yang membekalkan asas transistor, yang meminimumkan kapasitansi Miller yang biasanya memperlahankan fototransistor.

9. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Peranti mengikut skim penomboran bahagian tertentu:6N13XY(Z)-VatauEL450XY(Z)-V.

• X: Pengenal pasti nombor bahagian (5 atau 6 untuk siri 6N; 2 atau 3 untuk siri EL450).
• Y: Pilihan bentuk kaki.
  • Tiada: DIP-8 standard (jarak baris 0.3"), dibungkus dalam tiub 45 unit.
  • M: Lengkung kaki lebar (jarak 0.4"), dibungkus dalam tiub 45 unit.
  • S: Bentuk kaki pemasangan permukaan.
• Z: Pilihan pita dan gegelung (cth., TA). Digunakan dengan pilihan 'S' untuk bahagian SMD, biasanya 1000 unit setiap gegelung.
• V: Akhiran pilihan menunjukkan kelulusan VDE disertakan.