Dokumen Teknikal - Lembaran Data Fotokopel Transistor Kelajuan Tinggi 1Mbit/s 8-Pin DIP Badan Lebar ELW135 ELW136 ELW4503

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ELW135, ELW136, dan ELW4503 adalah fotokopel keluaran transistor kelajuan tinggi (pengasing opto) yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan isyarat pantas. Setiap peranti mengintegrasikan diod pemancar inframerah yang digandingkan secara optik kepada transistor pengesan foto kelajuan tinggi. Satu ciri seni bina utama ialah sambungan berasingan yang disediakan untuk pincang fotodiod dan pengumpul transistor keluaran. Reka bentuk ini meningkatkan kelajuan pensuisan dengan ketara dengan mengurangkan kapasitansi tapak-pengumpul transistor input, menawarkan prestasi beberapa magnitud lebih baik daripada fotokopel fototransistor konvensional. Peranti-peranti ini dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin dengan badan lebar, tersedia dalam pilihan melalui-lubang (jarak kaki lebar) dan peranti pemasangan permukaan (SMD).

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama keluarga produk ini ialah gabungan kelajuan tinggi (kadar data 1 Mbit/s) dan pengasingan teguh (5000 V_rms). Ini menjadikannya sesuai untuk menggantikan fotokopel fototransistor yang lebih perlahan dalam sistem digital moden. Ia direka untuk beroperasi dengan boleh dipercayai merentasi julat suhu luas dari -55°C hingga +100°C, dengan prestasi terjamin dari 0°C hingga 70°C. Aplikasi sasaran utama termasuk penerima talian dalam antara muka komunikasi, pengasingan untuk transistor kuasa dalam litar pemacu motor, gelung suap balik dalam bekalan kuasa mod suis (SMPS), pengasingan tanah logik kelajuan tinggi, peralatan telekomunikasi, dan pelbagai peralatan rumah. Peranti-peranti ini mematuhi arahan bebas plumbum dan RoHS dan membawa kelulusan daripada agensi keselamatan antarabangsa utama termasuk UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, dan FIMKO.

2. Penyelaman Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif parameter elektrik dan prestasi yang dinyatakan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan operasi.

• Input (LED):Arus hadapan berterusan (I_F) dinilai pada 25 mA. Untuk operasi berdenyut, arus hadapan puncak (I_FP) 50 mA dibenarkan pada kitar tugas 50% dan lebar denyut 1ms. Arus sementara puncak yang sangat tinggi (I_Ftrans) 1A dibenarkan untuk denyut yang sangat pendek (≤1μs) pada kadar ulangan rendah (300 pps), berguna untuk ujian ketahanan lonjakan. Voltan songsang maksimum (V_R) merentasi LED ialah 5V.
• Output (Fototransistor):Untuk ELW135/136, voltan songsang pemancar-tapak (V_EBR) ialah 5V, dan arus tapak (I_B) dihadkan kepada 5 mA—relevan jika pin tapak digunakan secara luaran. Arus keluaran purata (I_O(AVG)) ialah 8 mA, dengan puncak (I_O(PK)) 16 mA. Voltan keluaran (V_O) boleh berayun dari -0.5V hingga +20V relatif kepada tanah keluaran.
• Sistem:Voltan bekalan (V_CC) untuk bahagian keluaran boleh julat dari -0.5V hingga +30V. Voltan pengasingan (V_ISO) ialah 5000 V_rmsdigunakan selama satu minit antara bahagian input dan keluaran (pin 1-4 dipendekkan vs. pin 5-8 dipendekkan). Peranti boleh dipateri pada 260°C sehingga 10 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Pemindahan

Parameter ini dijamin merentasi julat suhu operasi (0°C hingga 70°C) melainkan dinyatakan, dengan nilai tipikal diberikan pada 25°C.

• Input LED:Voltan hadapan (V_F) biasanya 1.45V pada I_F=16mA, dengan maksimum 1.8V. Ia mempunyai pekali suhu negatif kira-kira -1.9 mV/°C.
• Arus Gelap Keluaran:Arus keluaran logik tinggi (I_OH), pada dasarnya bocoran atau arus "gelap" fototransistor, adalah sangat rendah (maks 1 µA pada V_CC=15V, 25°C), memastikan pengasingan keadaan MATI yang baik.
• Arus Bekalan:Arus bekalan logik rendah (I_CCL) biasanya 110 µA apabila LED menyala (I_F=16mA), manakala arus bekalan logik tinggi (I_CCH) biasanya 0.01 µA apabila LED padam.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ini adalah parameter kritikal yang mentakrifkan kecekapan fotokopel. ELW135 mempunyai julat CTR 7% hingga 50% (min hingga maks), manakala ELW136 dan ELW4503 mempunyai julat 19% hingga 50%. Keadaan ujian ialah I_F=16mA, V_O=0.4V, V_CC=4.5V pada 25°C. Lembaran data juga menentukan nilai CTR minimum pada 5% untuk ELW135 dan 15% untuk ELW136/ELW4503 di bawah keadaan yang sedikit berbeza (V_O=0.5V), yang penting untuk margin reka bentuk.
• Voltan Keluaran Logik Rendah (V_OL):Ini menentukan voltan tepu transistor keluaran. Untuk ELW135 dengan I_O=1.1mA, V_OLbiasanya 0.18V (maks 0.4V). Untuk ELW136/ELW4503 dengan I_O=3mA, V_OLbiasanya 0.25V (maks 0.4V). Nilai rendah ini adalah penting untuk mencapai margin hingar yang baik dalam antara muka logik digital.

2.3 Ciri-ciri Pensuisan

Prestasi pensuisan diukur dengan I_F=16mA dan V_CC=5V. Nilai perintang beban (R_L) berbeza antara model untuk sepadan dengan CTR dan keupayaan pemacu keluaran mereka.

• Kelewatan Perambatan:
  • ELW135:Masa kelewatan perambatan ke logik rendah (t_PHL) biasanya 0.36 µs (maks 2.0 µs) dengan R_L=4.1 kΩ. Masa kelewatan perambatan ke logik tinggi (t_PLH) biasanya 0.45 µs (maks 2.0 µs).
  • ELW136 / ELW4503:Varian yang lebih pantas ini mempunyai t_PHLbiasanya 0.32 µs (maks 1.0 µs) dan t_PLHbiasanya 0.25 µs (maks 1.0 µs) dengan R_L=1.9 kΩ.
• Kekebalan Sementara Mod Sepunya (CMTI):Ini mengukur keupayaan peranti untuk menolak voltan sementara pantas antara tanah input dan keluaran. Ia dinyatakan dalam V/µs.
  • ELW135/136:Kedua-duanya mempunyai CMTI minimum 1000 V/µs untuk kedua-dua keadaan keluaran tinggi dan rendah, diuji dengan denyut mod sepunya 10V_p-p.
  • ELW4503:Model ini menawarkan kekebalan hingar unggul dengan CMTI minimum 15,000 V/µs, diuji dengan denyut yang lebih besar 1500V_p-p. Ini menjadikannya sangat sesuai untuk persekitaran hingar tinggi seperti pemacu motor.

3. Konfigurasi Pin dan Perbezaan Fungsian

Pakej DIP 8-pin mempunyai pinout piawai dengan variasi utama antara jenis peranti.

• Pin 1 & 4:Tiada Sambungan (NC) pada semua model.
• Pin 2 & 3:Anod dan Katod LED input, masing-masing.
• Pin 5:Tanah (GND) untuk bahagian keluaran.
• Pin 6:Voltan keluaran (V_OUT), pengumpul fototransistor.
• Pin 7:Pin ini berbeza. UntukELW135 dan ELW136, ia adalah voltan pincang fotodiod (V_B). Menyambungkan pin ini adalah penting untuk mencapai operasi kelajuan tinggi. UntukELW4503, Pin 7 adalah Tiada Sambungan (NC). Pincang kelajuan tinggi kemungkinan dikendalikan secara dalaman dalam ELW4503.
• Pin 8:Voltan bekalan (V_CC) untuk bahagian keluaran.

Gambarajah skematik menunjukkan sambungan dalaman: fotodiod (yang memacu tapak transistor) disambungkan antara Pin 7 (V_B) dan Pin 6 (V_OUT/Pengumpul). Pemancar fototransistor disambungkan ke Pin 5 (GND).

4. Cadangan Aplikasi

4.1 Litar Aplikasi Tipikal

Fotokopel ini adalah ideal untuk pengasingan isyarat digital. Litar tipikal melibatkan penyambungan LED input secara bersiri dengan perintang had arus kepada keluaran mikropengawal atau get logik. Di bahagian keluaran, perintang tarik-naik (R_L) disambungkan antara V_CC(Pin 8) dan V_OUT(Pin 6). Nilai R_Lmesti dipilih berdasarkan kelajuan pensuisan yang dikehendaki, arus keluaran, dan CTR peranti, seperti yang dinyatakan dalam jadual lembaran data (cth., 4.1 kΩ untuk ELW135, 1.9 kΩ untuk ELW136/4503 untuk ujian pensuisan). Untuk ELW135/136, Pin 7 (V_B) mesti disambungkan, selalunya ke V_CCmelalui perintang atau secara langsung, bergantung pada pincang yang dikehendaki untuk kelajuan vs. kepekaan.

4.2 Pertimbangan dan Nota Reka Bentuk

• Pertukaran Kelajuan vs. CTR:Sambungan tapak berasingan (Pin 7) membolehkan pertukaran beberapa CTR untuk kelajuan lebih tinggi dengan melaraskan pincang fotodiod. Spesifikasi pensuisan lembaran data diberikan untuk keadaan tertentu.
• Pemilihan Model:Pilih ELW135 untuk aplikasi 1Mbit/s kegunaan umum sensitif kos. ELW136 menawarkan CTR minimum lebih tinggi untuk margin lebih baik dalam reka bentuk yang memerlukan lebih banyak pemacu arus keluaran. ELW4503 adalah pilihan premium untuk persekitaran dengan hingar elektrik yang sangat tinggi (cth., kawalan motor industri, penyongsang kuasa) kerana CMTI luar biasa 15,000+ V/µs.
• Pelesapan Kuasa:Pastikan kuasa input (I_F* V_F) tidak melebihi 45 mW dan kuasa keluaran tidak melebihi 100 mW, dengan mengambil kira suhu ambien.
• Susun Atur untuk Pengasingan:Untuk mengekalkan penarafan pengasingan tinggi, pastikan jarak rengangan dan jarak bersih yang mencukupi pada PCB antara jejak bahagian input (pin 1-4) dan jejak bahagian keluaran (pin 5-8). Alur atau penghalang dalam PCB di bawah peranti sering disyorkan.

5. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Peranti-peranti ini tersedia dalam pilihan pembungkusan berbeza yang ditandakan dengan akhiran dalam nombor bahagian.

Format Nombor Bahagian:ELW13XY(Z)-Vatau ELW4503Y(Z)-V

• X= Pengenal nombor bahagian (5 untuk ELW135, 6 untuk ELW136).
• Y= Pilihan bentuk kaki: 'S' untuk bentuk kaki pemasangan permukaan, kosong untuk DIP piawai.
• Z= Pilihan pita dan gegelung: 'TA' atau 'TB', kosong untuk pembungkusan tiub.
• V= Tanda kelulusan VDE pilihan.

Kuantiti Pembungkusan:Pakej DIP-8 piawai dibekalkan dalam tiub yang mengandungi 40 unit. Pilihan pemasangan permukaan dengan pita dan gegelung ('S(TA)') dibekalkan dalam gegelung yang mengandungi 500 unit.

6. Perbandingan Teknikal dan Soalan Lazim

6.1 Perbezaan Antara Model

Pembeza utama ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR) dan Kekebalan Sementara Mod Sepunya (CMTI). ELW135 mempunyai CTR terjamin terendah (7-50%), ELW136 mempunyai CTR minimum lebih tinggi (19-50%), dan ELW4503 sepadan dengan CTR ELW136 tetapi menambah penarafan CMTI jauh lebih unggul (>15 kV/µs vs. 1 kV/µs). ELW4503 juga mempunyai Pin 7 sebagai NC, memudahkan litar luaran berbanding ELW135/136 yang memerlukan sambungan ke Pin 7.

6.2 Soalan Lazim Berdasarkan Parameter

• S: Apakah kadar data maksimum yang boleh dicapai?J: Peranti-peranti ini dicirikan untuk operasi 1 Mbit/s berdasarkan spesifikasi kelewatan perambatan. Kadar maksimum sebenar bergantung pada reka bentuk litar khusus, termasuk R_Ldan keadaan pemacu input.
• S: Bolehkah saya menggunakan V_CC?J: Ciri-ciri elektrik diuji dengan V_CC=4.5V dan 5V. Walaupun penarafan Maks Mutlak membenarkan turun ke -0.5V, operasi pada 3.3V mungkin boleh tetapi prestasi (seperti V_OLdan masa pensuisan) perlu disahkan di bawah keadaan V_CCrendah sebenar, kerana ia tidak dicirikan sepenuhnya dalam lembaran data yang disediakan.
• S: Mengapa Pin 7 (V_B) penting untuk ELW135/136?J: Menyambungkan Pin 7 menyediakan laluan impedans rendah untuk menyapu cas dari simpang fotodiod/tapak, mengurangkan kesan kapasitansi Miller dengan ketara dan membolehkan pensuisan kelajuan tinggi. Membiarkannya tidak bersambung akan menghasilkan prestasi serupa dengan fotokopel fototransistor konvensional yang perlahan.
• S: Bagaimana saya memastikan pengasingan 5000V_rmsdalam reka bentuk saya?J: Komponen itu sendiri dinilai untuk ini. Pereka sistem mesti memastikan susun atur PCB mengekalkan rengangan/jarak bersih yang mencukupi (cth., >8mm untuk penebat diperkukuh pada tahap voltan ini mengikut piawaian keselamatan) antara semua litar input dan keluaran, termasuk di bawah badan komponen.

7. Prinsip Operasi

Prinsip asas ialah pengasingan optoelektronik. Isyarat elektrik yang dikenakan pada LED input menyebabkannya memancarkan cahaya inframerah. Cahaya ini merentasi halangan telus optik tetapi penebat elektrik (biasanya sebatian acuan atau jurang udara) dalam pakej. Cahaya dikesan oleh fotodiod di bahagian keluaran, yang menjana arus foto. Dalam peranti kelajuan tinggi ini, arus foto ini secara langsung memodulasi tapak transistor dwikutub bersepadu. Kunci kepada kelajuan tinggi ialah akses berasingan kepada fotodiod (Pin 7 pada ELW135/136), yang membolehkan kapasitansi fotodiod dicas/nyahcas dengan cepat, meminimumkan masa simpanan dalam transistor dan seterusnya mengurangkan kelewatan perambatan dan masa naik/turun.