Ficha Técnica da Série EL083L EL086L - Fotocoplador de Porta Lógica de Duplo Canal, Alta Velocidade 15Mbit/s, 3.3V, SOP-8

1. Visão Geral do Produto

A série EL08XL representa uma família de fotocopladores de porta lógica (isoladores ópticos) de duplo canal e alta velocidade, projetados para aplicações modernas de isolamento digital. Estes dispositivos integram um díodo emissor de infravermelhos acoplado opticamente a um circuito integrado detector CMOS, dentro de um encapsulamento compacto SOP de 8 pinos. A função principal é fornecer isolamento galvânico entre os circuitos de entrada e saída, transmitindo sinais digitais de alta velocidade com distorção mínima.

A vantagem central desta série reside na combinação de desempenho de alta velocidade (até 15 Megabits por segundo), compatibilidade com famílias lógicas CMOS de baixa tensão (3.3V e 5V) e características robustas de isolamento. Os dispositivos são projetados para substituir transformadores de pulso e outros métodos de isolamento em aplicações exigentes, oferecendo uma solução confiável, compacta e montável em superfície. Os mercados-alvo incluem automação industrial, telecomunicações, controle de fontes de alimentação, periféricos de computador e qualquer sistema que necessite de transmissão de dados imune a ruído entre domínios de tensão.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Limites Absolutos Máximos

O dispositivo é especificado para operação confiável dentro de limites definidos. Os principais limites absolutos máximos incluem: uma corrente direta (I_F) de 20 mA para o LED de entrada, uma tensão reversa (V_R) de 5V, e limites de dissipação de potência de 35 mW para a entrada e 85 mW para a saída. A tensão de alimentação (V_CC) e a tensão de saída (V_O) não devem exceder 5.5V. Um parâmetro crítico é a tensão de isolamento (V_ISO) de 3750 V_rmspor um minuto, testada sob condições específicas de humidade com os pinos de entrada e saída em curto separadamente. A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C.

2.2 Características Elétricas

Parâmetros DC detalhados asseguram compatibilidade com o projeto do sistema. O LED de entrada tem uma tensão direta típica (V_F) de 1.4V a 8mA, com um máximo de 1.8V. As características de saída são definidas para operação com alimentação de 3.3V e 5V. A tensão de saída em nível alto (V_OH) é garantida estar dentro de 1V de V_CC(mín.) ao drenar 4mA. A tensão de saída em nível baixo (V_OL) é tipicamente 0.21V (3.3V) ou 0.17V (5V) ao fornecer 4mA com o LED de entrada acionado a 8mA, assegurando níveis lógicos robustos. A corrente de limiar de entrada (I_FT) para uma saída baixa válida é tipicamente 2.5 mA, com um máximo de 5 mA.

2.3 Características de Comutação

Esta seção define o desempenho dinâmico. Os tempos de atraso de propagação (t_PHLe t_PLH) são tipicamente 38-41 ns para alimentação de 3.3V e 35-46 ns para 5V, com um máximo de 60 ns sob condições de teste especificadas (I_F=8mA, C_L=15pF). A distorção de largura de pulso (|t_PHL– t_PLH|), que impacta a integridade do sinal, é tipicamente 6-8 ns com um máximo de 30 ns. Os tempos de subida e descida da saída (t_r, t_f) são tipicamente 5.5-6 ns. Um diferenciador chave é a Imunidade Transitória de Modo Comum (CMTI). A variante EL086L garante um mínimo de 10.000 V/µs para ambos os estados de saída (alto e baixo), enquanto a EL083L garante 5.000 V/µs. Este parâmetro é crítico em ambientes ruidosos com potenciais de terra em rápida mudança.

3. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características eletro-ópticas. Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas tipicamente ilustram a relação entre corrente direta e tensão direta para o LED de entrada, atraso de propagação versus temperatura e desempenho de imunidade transitória de modo comum. Estas curvas são essenciais para que os projetistas compreendam o comportamento do dispositivo em condições não padrão e otimizem o ponto de operação para velocidade, potência e confiabilidade.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é acondicionado em um encapsulamento SOP de 8 pinos. O desenho dimensional fornece medidas críticas para o projeto da área de montagem na PCB, incluindo comprimento, largura e altura total do encapsulamento, passo dos terminais (tipicamente 1.27mm) e dimensões dos terminais. A adesão a estas dimensões é necessária para uma soldagem correta e encaixe mecânico adequado.

4.2 Configuração e Polaridade dos Pinos

A disposição dos pinos é a seguinte: Pino 1 (Ânodo 1), Pino 2 (Cátodo 1), Pino 3 (Cátodo 2), Pino 4 (Ânodo 2), Pino 5 (Terra), Pino 6 (V_OUT2), Pino 7 (V_OUT1), Pino 8 (V_CC). Esta configuração suporta dois canais independentes. A conexão correta da polaridade para os LEDs de entrada (Ânodo/Cátodo) e da alimentação de saída (V_CC/GND) é obrigatória para evitar danos ao dispositivo.

4.3 Layout Recomendado para as Ilhas de Solda na PCB

É fornecido um layout sugerido para as ilhas de solda de montagem em superfície. A nota enfatiza que este é um projeto de referência e deve ser modificado com base nos processos específicos de fabricação da PCB e nos requisitos térmicos. O projeto das ilhas visa garantir filetes de solda confiáveis e resistência mecânica após a soldagem por refluxo.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Os limites absolutos máximos especificam uma temperatura de soldagem (T_SOL) de 260°C por 10 segundos. Isto está alinhado com perfis típicos de refluxo sem chumbo. É crucial seguir o perfil de refluxo recomendado para a montagem específica da PCB para evitar danos térmicos. O dispositivo deve ser armazenado sob condições apropriadas (T_STG: -55°C a +125°C) antes do uso para manter a soldabilidade.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Circuitos de Aplicação Típicos

As principais aplicações listadas são receptores de linha, sistemas de transmissão de dados, multiplexação de dados, isolamento de realimentação em fontes chaveadas, substituição de transformadores de pulso, interfaces de periféricos de computador e isolamento de terra lógica de alta velocidade. Em um circuito típico, o lado de entrada é acionado por um sinal lógico através de um resistor limitador de corrente para definir I_F. O lado de saída requer um capacitor de desacoplamento (0.1µF ou maior, com boas características de alta frequência) conectado o mais próximo possível entre os pinos V_CCe GND para garantir operação estável e minimizar o ruído.

6.2 Considerações de Projeto

• Desacoplamento da Fonte de Alimentação:O uso obrigatório de um capacitor de desacoplamento local no lado de saída é crítico para alcançar o desempenho de alta velocidade especificado e a imunidade ao ruído.
• Configuração da Corrente de Entrada:A corrente direta (I_F) deve ser definida com base na velocidade requerida e na I_FTgarantida. Operar na recomendada 8mA assegura margem de ruído adequada e velocidade de comutação.
• Considerações sobre a Carga:A saída pode acionar até 10 cargas CMOS padrão. A ficha técnica especifica condições de teste com I_O= ±4mA para V_OH/V_OL.
• Seleção do Canal:Escolha entre EL083L (CMTI de 5kV/µs) e EL086L (CMTI de 10kV/µs) com base no ambiente de ruído elétrico da aplicação.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

A série EL08XL se diferencia pelo seu projeto de duplo canal em um encapsulamento SOP-8 padrão, oferecendo economia de espaço na placa em comparação com dois dispositivos de canal único. A velocidade garantida de 15Mbit/s a 3.3V/5V é um marcador de desempenho chave para interfaces digitais modernas. A alta Imunidade Transitória de Modo Comum, especialmente a classificação de 10kV/µs da EL086L, fornece desempenho superior em ambientes industriais e de conversão de energia com alto ruído, comparado a fotocopladores padrão. A conformidade com padrões internacionais de segurança (UL, cUL, VDE, etc.) e regulamentações ambientais (sem halogênio, RoHS, REACH) torna-o adequado para mercados globais.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso usar uma alimentação de 5V para a saída se minha lógica for de 3.3V?

R: O estágio de saída é compatível com níveis CMOS de 3.3V e 5V. No entanto, você deve garantir que o dispositivo lógico receptor seja tolerante a 5V se usar um V_CCde 5V. O V_OHestará próximo de 5V.

P: Qual é o propósito da especificação CMTI?

R: A CMTI mede a capacidade do dispositivo de rejeitar transientes rápidos de tensão entre os terras de entrada e saída. Uma CMTI alta (ex.: 10kV/µs) impede que estes transientes causem comutação errônea na saída, o que é vital em acionamentos de motores, fontes de alimentação e CLPs industriais.

P: Como calculo o resistor em série na entrada?

R: R_série= (V_driver- V_F) / I_F. Use V_Fda ficha técnica (máx. 1.8V) e escolha I_F(ex.: 8mA para desempenho total). Certifique-se de que o driver pode fornecer a corrente necessária.

P: É necessário pull-up/pull-down externo na saída?

R: Não. A saída é um estágio push-pull CMOS ativo, fornecendo capacidade de fornecer e drenar corrente.

9. Caso Prático de Projeto

Cenário:Isolar um sinal UART de 3.3V (115200 baud) entre um microcontrolador em uma placa de controle de motor ruidosa e um módulo de comunicação em uma placa lógica limpa.

Implementação:Use um canal de um EL086L. No lado do microcontrolador, conecte o pino TX através de um resistor de 180Ω (para ~8mA de I_Fcom um driver de 3.3V) à entrada do fotocoplador (Ânodo). Conecte o cátodo ao terra. No lado isolado, alimente o pino V_CC(Pino 8) com 3.3V da fonte do módulo de comunicação. Coloque um capacitor cerâmico de 0.1µF diretamente entre o Pino 8 (V_CC) e o Pino 5 (GND). Conecte a saída (Pino 7, V_OUT1) ao pino RX do módulo de comunicação. A alta CMTI do EL086L garante a integridade dos dados apesar do ruído de terra do driver do motor.

10. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio do isolamento óptico. Uma corrente elétrica aplicada ao díodo emissor de luz (LED) infravermelho de entrada faz com que ele emita luz. Esta luz atravessa uma barreira de isolamento opticamente transparente (tipicamente um polímero moldado). Do outro lado, um fotodetector de circuito integrado CMOS monolítico converte a intensidade da luz recebida de volta em um sinal elétrico. Este CI CMOS inclui amplificação, conformação e um estágio de saída push-pull para produzir uma forma de onda digital limpa. O caminho óptico fornece o isolamento galvânico, pois não há conexão elétrica entre a entrada e a saída, apenas um feixe de luz.

11. Tendências da Indústria

A tendência no isolamento digital é em direção a maiores velocidades, menor consumo de energia, encapsulamentos menores e maior integração. Embora fotocopladores tradicionais como esta série permaneçam populares por sua simplicidade e alta tensão de isolamento, tecnologias alternativas baseadas em acoplamento capacitivo (usando barreiras de SiO₂) ou magnético (magnetorresistência gigante) estão surgindo. Estas podem oferecer velocidades mais altas, melhor precisão de temporização e maior vida útil, pois não possuem LED para degradar. No entanto, fotocopladores de alta tensão continuam a dominar em aplicações que requerem tensões de isolamento de trabalho muito altas (vários kV) e confiabilidade comprovada. A integração de funções adicionais, como fornecimento de energia através da barreira (conversores DC-DC isolados) ou múltiplos canais com classificações de segurança aprimoradas, também é uma direção de desenvolvimento chave.