Dokumen Teknikal 6N138 6N139 Fotokopel - Pakej DIP 8-Pin - Darlington Pisah Gandaan Tinggi

1. Gambaran Keseluruhan Produk

6N138 dan 6N139 adalah fotokopel berprestasi tinggi dengan arus input rendah yang menampilkan peringkat keluaran fototransistor Darlington pisah. Peranti ini direka untuk memberikan nisbah pemindahan arus (CTR) yang sangat tinggi, membolehkan penghantaran isyarat yang boleh dipercayai dengan arus pacuan input yang minimum. Ia dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 8-pin standard, dengan pilihan jarak kaki lebar dan konfigurasi pemasangan permukaan. Fungsi utama adalah untuk memberikan pengasingan elektrik antara litar input dan output, melindungi logik sensitif daripada lonjakan voltan dan gelung bumi.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama fotokopel ini adalah CTR tipikal yang sangat tinggi iaitu 2000%, yang membolehkan antaramuka terus dengan isyarat logik arus rendah tanpa memerlukan penguatan tambahan. Ia diperakui oleh agensi keselamatan antarabangsa utama (UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO) dan menawarkan voltan pengasingan tinggi 5000 Vrms. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri, telekomunikasi dan pengkomputeran di mana kekebalan bunyi bising, pengasingan keselamatan dan integriti isyarat adalah kritikal. Pasaran sasaran termasuk automasi industri, gelung suapan bekalan kuasa, pengasingan antaramuka digital dan penerima talian komunikasi.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif bagi parameter elektrik dan optik utama yang dinyatakan dalam dokumen teknikal.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. LED inframerah input mempunyai arus hadapan berterusan maksimum (IF) 20 mA dan boleh menahan arus puncak sementara 1 A untuk denyutan yang sangat singkat (<1 µs). Arus pengumpul maksimum (IO) transistor output ialah 60 mA, dan pembebasan kuasanya (PO) dihadkan kepada 100 mW. Peranti boleh beroperasi dalam julat suhu ambien dari -40°C hingga +85°C. Voltan pengasingan 5000 Vrms adalah parameter keselamatan utama, diuji dengan semua pin input dipintaskan bersama dan semua pin output dipintaskan bersama.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Ciri-ciri elektrik dijamin dalam julat suhu komersial 0°C hingga 70°C. Untuk LED input, voltan hadapan tipikal (VF) ialah 1.3V pada IF = 1.6 mA. Parameter bahagian output berbeza sedikit antara 6N138 dan 6N139. 6N139 biasanya menawarkan kebocoran arus keluaran logik tinggi (IOH) yang lebih rendah iaitu 0.01 µA berbanding 100 µA untuk 6N138 dalam keadaan yang sama (IF=0mA, VCC=18V). Arus bekalan dalam keadaan logik rendah (ICCL) adalah tipikal 0.6 mA untuk kedua-duanya apabila LED dipacu dengan 1.6 mA.

2.3 Ciri-ciri Pemindahan

Nisbah Pemindahan Arus (CTR) adalah parameter paling kritikal, ditakrifkan sebagai (IC / IF) * 100%. 6N139 mempunyai CTR minimum 400% pada IF=0.5mA dan 500% pada IF=1.6mA. 6N138 mempunyai CTR minimum 300% pada IF=1.6mA. Nilai tipikal untuk kedua-duanya ialah 2000-2500%, menunjukkan sensitiviti tinggi. Voltan keluaran logik rendah (VOL) ditentukan di bawah pelbagai keadaan beban, dengan maksimum 0.4V, memastikan keserasian dengan aras logik TTL dan CMOS standard.

2.4 Ciri-ciri Pensuisan

Kelajuan pensuisan bergantung pada arus pacuan input dan rintangan beban. Masa lengah perambatan (tPLH, tPHL) disediakan untuk keadaan ujian tertentu. Contohnya, 6N139 dengan IF=0.5mA dan RL=4.7kΩ mempunyai tPHL tipikal 5 µs dan tPLH 16 µs. Meningkatkan IF kepada 12mA dengan RL=270Ω meningkatkan kelajuan dengan ketara kepada 0.2 µs dan 1.7 µs masing-masing. 6N138 secara amnya lebih perlahan di bawah keadaan ujian yang ditentukan (IF=1.6mA, RL=2.2kΩ). Kekebalan Sementara Mod Sepunya (CMTI) ditentukan pada minimum 1000 V/µs untuk kedua-dua keadaan logik tinggi dan rendah, menunjukkan penolakan bunyi bising yang baik terhadap perubahan voltan pantas merentasi halangan pengasingan.

3. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti disediakan dalam pakej DIP 8-pin standard. Konfigurasi pin adalah seperti berikut: Pin 1: Tiada Sambungan, Pin 2: Anod, Pin 3: Katod, Pin 4: Tiada Sambungan, Pin 5: Bumi (Gnd), Pin 6: Keluaran (Vout), Pin 7: Tapak (VB), Pin 8: Voltan Bekalan (VCC). Pin tapak (7) menyediakan akses ke tapak fototransistor, yang boleh digunakan untuk menyambungkan perintang atau kapasitor pecut untuk menukar lebar jalur dengan kestabilan. Pilihan pakej termasuk DIP standard, lenturan kaki lebar (jarak 0.4 inci) dan bentuk kaki pemasangan permukaan (S dan profil rendah S1).

4. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Had maksimum mutlak untuk suhu pateri ialah 260°C selama 10 saat. Ini adalah tipikal untuk proses pateri gelombang atau aliran semula. Langkah berjaga-jaga standard untuk mengendalikan peranti sensitif nyahcas elektrostatik (ESD) harus dipatuhi. Peranti harus disimpan dalam keadaan dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan iaitu -55°C hingga +125°C.

5. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Nombor bahagian mengikut format: 6N13XY(Z)-V. 'X' ialah nombor bahagian (8 untuk 6N138, 9 untuk 6N139). 'Y' menunjukkan pilihan bentuk kaki: tiada untuk DIP standard (45 unit/tabung), 'M' untuk lenturan kaki lebar (45 unit/tabung), 'S' untuk pemasangan permukaan, 'S1' untuk pemasangan permukaan profil rendah. 'Z' menentukan pilihan pita dan gegelung untuk bahagian SMD: 'TA' atau 'TB' (1000 unit/gegelung). 'V' adalah akhiran pilihan untuk kelulusan VDE. Pengguna mesti memilih kombinasi yang betul berdasarkan keperluan pemasangan.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

Dokumen teknikal menyenaraikan beberapa aplikasi utama: Pengasingan bumi logik digital, penerima talian RS-232C, penerima talian arus input rendah, pengasingan bas mikropemproses dan penerima gelung arus. CTR tinggi mereka menjadikannya sangat baik untuk mengantaramuka pin GPIO pengawal mikro secara langsung, mengasingkan isyarat penderia dalam persekitaran bising, atau menyediakan pengasingan galvanik dalam talian komunikasi bersiri seperti RS-232 atau RS-485.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

1. Had Arus Input:Perintang siri luaran mesti digunakan untuk menghadkan arus hadapan LED (IF) kepada nilai dalam had maksimum mutlak dan julat operasi yang dikehendaki. Nilai perintang yang diperlukan ialah (Vpacuan - VF) / IF. 2.Pembebanan Output:Transistor output bertindak sebagai penyerap arus. Perintang beban (disambungkan antara VCC dan pin 6) harus dipilih untuk menetapkan ayunan voltan keluaran dan kelajuan pensuisan yang dikehendaki. Perintang yang lebih kecil meningkatkan kelajuan tetapi juga meningkatkan penggunaan kuasa. 3.Kelajuan vs. Kestabilan:Menyambungkan perintang (biasanya 10kΩ hingga 1MΩ) dari pin tapak (7) ke bumi boleh meningkatkan kestabilan dan kekebalan bunyi bising tetapi akan mengurangkan CTR dan memperlahankan kelajuan pensuisan. Kapasitor boleh ditambah secara selari untuk penapisan lanjut. 4.Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Amalan baik melibatkan meletakkan kapasitor seramik 0.1 µF berhampiran pin VCC (8) ke bumi untuk menindas bunyi bising.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama keluarga 6N138/6N139 terletak pada konfigurasi Darlington pisah dan CTR yang sangat tinggi. Berbanding dengan fotokopel transistor tunggal standard (contohnya, siri 4N25), peranti ini menawarkan sensitiviti yang jauh lebih tinggi, membolehkan mereka dipacu terus oleh logik CMOS arus rendah. Berbanding dengan pengasing digital yang lebih baru, mereka menawarkan penyelesaian analog yang lebih mudah dan sangat kos efektif untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan asas tanpa keperluan kelajuan ultra tinggi atau protokol kompleks. Ketersediaan pin tapak memberikan pereka darjah kebebasan yang unik untuk menyesuaikan tindak balas frekuensi dan kekebalan bunyi bising.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah perbezaan utama antara 6N138 dan 6N139?

J1: Perbezaan utama adalah dalam spesifikasi elektrik mereka. 6N139 secara amnya menawarkan prestasi yang lebih baik: CTR minimum yang lebih tinggi (500% vs. 300% pada IF=1.6mA), arus bocor keluaran yang lebih rendah dalam keadaan mati, dan ciri pensuisan yang sedikit berbeza semasa ujian. 6N138 adalah varian spesifikasi yang lebih rendah.

S2: Bagaimana saya memilih nilai untuk perintang had arus input?

J2: Tentukan arus hadapan (IF) yang diperlukan dari aplikasi anda (contohnya, 1.6 mA untuk keseimbangan kelajuan dan CTR yang baik). Ukur atau gunakan VF tipikal dari dokumen teknikal (1.3V). Jika voltan pacuan anda ialah 5V, perintang R = (5V - 1.3V) / 0.0016A = 2312.5Ω. Perintang standard 2.2kΩ akan menjadi pilihan yang sesuai.

S3: Mengapa fotokopel saya beralih dengan perlahan?

J3: Kelajuan pensuisan sangat dipengaruhi oleh IF dan perintang beban RL. Untuk meningkatkan kelajuan, anda boleh: a) Meningkatkan arus pacuan LED (IF). b) Mengurangkan nilai perintang beban (RL) pada pengumpul output. c) Secara pilihan, gunakan pin tapak (7) dengan perintang kecil ke bumi untuk membuang cas tersimpan, tetapi ini akan mengurangkan CTR.

S4: Apakah maksud "Kekebalan Sementara Mod Sepunya"?

J4: Ia mengukur keupayaan peranti untuk mengabaikan lonjakan voltan pantas yang muncul sama pada kedua-dua belah input dan output halangan pengasingan. CMTI tinggi (seperti 1000 V/µs) bermaksud output tidak akan beralih secara palsu disebabkan bunyi bising sedemikian, yang sangat penting dalam persekitaran kuasa yang bising.

9. Kes Reka Bentuk Praktikal

Kes: Mengasingkan Isyarat UART Mikropengawal untuk Komunikasi RS-232.

Talian TX UART 3.3V mikropengawal perlu diasingkan sebelum disambungkan ke cip pemancar-penerima RS-232 pada satah bumi yang berbeza. 6N139 boleh digunakan. Pin mikropengawal memacu LED melalui perintang 1kΩ (IF ~ (3.3V-1.3V)/1k = 2mA). Pengumpul output (pin 6) disambungkan ke pin input cip RS-232 melalui perintang tarik-naik 4.7kΩ ke VCC cip RS-232 (5V). Pin tapak (7) dibiarkan terbuka atau disambungkan ke bumi melalui perintang besar (contohnya, 1MΩ) untuk kestabilan. Litar mudah ini memberikan pengasingan yang kukuh, melindungi mikropengawal daripada anjakan bumi atau lonjakan pada talian RS-232, dan mengekalkan integriti isyarat.

10. Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip gandingan fotoelektrik. Arus elektrik yang dikenakan pada pin input (Anod dan Katod) menyebabkan Diod Pemancar Cahaya (LED) inframerah memancarkan cahaya. Cahaya ini merentasi jurang pengasingan lutsinar dan mengenai kawasan tapak fotosensitif pasangan Darlington pisah fototransistor silikon. Cahaya tuju menghasilkan arus tapak, yang diperkuat oleh dua peringkat transistor, menghasilkan arus pengumpul yang jauh lebih besar pada output. Konfigurasi "pisah" biasanya bermaksud tapak transistor pertama boleh diakses (pin 7), membenarkan pincangan luaran. Pengasingan elektrik lengkap antara LED input dan transistor output disediakan oleh pakej plastik acuan, yang mempunyai kekuatan dielektrik tinggi.

11. Trend dan Konteks Industri

Fotokopel seperti 6N138/139 mewakili teknologi pengasingan yang matang dan boleh dipercayai. Trend semasa dalam pengasingan isyarat termasuk pertumbuhan pengasing digital berdasarkan CMOS dan gandingan RF atau kapasitif, yang menawarkan kelajuan, kecekapan kuasa dan integrasi (pelbagai saluran dalam satu pakej) yang unggul. Walau bagaimanapun, fotokopel mengekalkan kelebihan kuat dalam bidang tertentu: mereka menawarkan pengasingan voltan kerja yang sangat tinggi (beberapa kV), kekebalan sementara mod sepunya yang sangat baik, kesederhanaan dan kekukuhan terhadap tekanan dv/dt voltan tinggi. Mereka sering diutamakan dalam persekitaran industri bising tinggi, gelung suapan bekalan kuasa dan aplikasi di mana kebolehpercayaan terbukti dan pensijilan keselamatan adalah penting. Pembangunan bahan LED dan pengesan baru terus meningkatkan kelajuan dan CTR optokopel, memastikan relevansinya bersama teknologi yang lebih baru.