Ficha Técnica do Fotocoplador de Porta Lógica EL060L - Embalagem SOP de 8 Pinos - Dupla Alimentação 3.3V/5V - Velocidade de 10Mbit/s - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O EL060L é um fotocoplador de porta lógica (isolador óptico) de alta velocidade, projetado para isolamento de sinal confiável em circuitos eletrônicos exigentes. Ele combina um diodo emissor de infravermelho com um fotodetector integrado de alta velocidade que possui uma saída de porta lógica com função de "strobe". Embalado em um pacote SOP (Small Outline Package) de 8 pinos, é otimizado para processos de montagem de tecnologia de montagem em superfície (SMT). Sua função principal é fornecer isolamento elétrico entre os circuitos de entrada e saída, eliminando loops de terra e protegendo a lógica sensível de picos de tensão e ruído.

Vantagens Principais:Os pontos fortes do dispositivo incluem uma alta taxa de transmissão de dados de 10 Megabits por segundo (Mbit/s), compatibilidade com tensão de alimentação dupla (3.3V e 5V) e excelente imunidade a transientes de modo comum (CMTI) mínima de 10kV/μs. Ele oferece uma saída de porta lógica capaz de acionar até 10 cargas padrão (Fan-out 10). Além disso, atinge uma alta tensão de isolamento de 3750V_rmsentre seus lados de entrada e saída, garantindo proteção robusta.

Mercado-Alvo e Aplicações:Este componente é direcionado a aplicações que requerem transmissão digital de sinal isolada e rápida. Casos de uso típicos incluem eliminação de loop de terra em interfaces de comunicação, conversão de nível entre famílias lógicas (ex.: de LSTTL para TTL/CMOS), sistemas de transmissão e multiplexação de dados, realimentação isolada em fontes chaveadas, substituição de transformadores de pulso, interfaces de periféricos de computador e fornecimento de isolamento de terra lógica de alta velocidade em sistemas de sinal misto.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Corrente Direta de Entrada (I_F):Máximo de 50 mA. Exceder este valor pode destruir o LED infravermelho.
• Tensão de Entrada de Habilitação (V_E):Não deve exceder V_CCem mais de 500mV.
• Tensão Reversa (V_R):Máximo de 5 V para o LED de entrada.
• Tensão de Alimentação (V_CC):Máximo de 7.0 V para o lado da saída.
• Tensão de Saída (V_O):Máximo de 7.0 V.
• Tensão de Isolamento (V_ISO):3750 V_rmspor 1 minuto (condições de teste: 40-60% UR, pinos 1-4 em curto, pinos 5-8 em curto).
• Temperatura de Operação (T_OPR):-40°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem (T_SOL):260°C por 10 segundos (perfil de refusão).

2.2 Características Elétricas e de Transferência

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo sob condições normais de operação (T_A= -40°C a 85°C).

Características de Entrada:

• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 1.4V, com máximo de 1.8V a uma corrente direta (I_F) de 10mA.
• Coeficiente de Temperatura de V_F:Aproximadamente -1.8 mV/°C, indicando que V_Fdiminui conforme a temperatura aumenta.
• Capacitância de Entrada (C_IN):Tipicamente 60 pF, afetando os requisitos de acionamento de entrada em alta frequência.

Características de Saída e Alimentação:

• Corrente de Alimentação (Nível Alto): I_CCHé tipicamente 5mA (máx. 10mA) quando a entrada está desligada (I_F=0) e a saída está em nível alto.
• Corrente de Alimentação (Nível Baixo): I_CCLé tipicamente 9mA (máx. 13mA) quando a entrada está ligada (I_F=10mA) e a saída está em nível baixo.
• Tensões de Habilitação:O pino de habilitação (V_E) possui um limiar de nível alto (V_EH) mínimo de 2.0V e um limiar de nível baixo (V_EL) máximo de 0.8V. Um resistor de pull-up interno está presente, eliminando a necessidade de um externo.
• Níveis Lógicos de Saída:Com V_CC=3.3V, a tensão de saída em nível baixo (V_OL) é tipicamente 0.35V (máx. 0.6V) ao drenar 13mA. A capacidade de corrente de saída em nível alto (I_OH) é especificada sob condições de teste específicas.
• Corrente de Limiar de Entrada (I_FT):A corrente necessária na entrada para garantir uma saída baixa válida (V_O=0.6V) é tipicamente 3mA (máx. 5mA). Este é um parâmetro chave para projetar o circuito de acionamento de entrada.

2.3 Características de Comutação

Estes parâmetros definem o desempenho de temporização crítico para transmissão de dados de alta velocidade (condições: V_CC=3.3V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω).

• Atrasos de Propagação:
  • t_PHL(Alto para Baixo): Tipicamente 50ns, máximo 75ns.
  • t_PLH(Baixo para Alto): Tipicamente 45ns, máximo 75ns.
• Distorção de Largura de Pulso (PWD):|t_PHL– t_PLH| é tipicamente 5ns, máximo 35ns. Um PWD mais baixo é melhor para a integridade do sinal.
• Tempos de Subida/Descida:
  • Tempo de Subida da Saída (t_r): Tipicamente 50ns.
  • Tempo de Descida da Saída (t_f): Tipicamente 10ns.
• Atrasos de Propagação da Habilitação:
  • t_EHL(Habilitação para Saída Baixa): Tipicamente 15ns.
  • t_ELH(Habilitação para Saída Alta): Tipicamente 30ns.
• Imunidade a Transientes de Modo Comum (CMTI):Um parâmetro crítico para rejeição de ruído em sistemas isolados. Tanto C_MHquanto C_MLsão especificados com um mínimo de 10.000 V/μs, testados com uma tensão de modo comum (V_CM) de 400V pico a pico.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

O EL060L é acondicionado em um pacote SOP (Small Outline Package) padrão de 8 pinos.

3.1 Configuração e Função dos Pinos

• Pino 1:Sem Conexão (NC)
• Pino 2:Ânodo (A) do LED infravermelho de entrada.
• Pino 3:Cátodo (K) do LED infravermelho de entrada.
• Pino 4:Sem Conexão (NC)
• Pino 5:Terra (GND) para o lado da saída.
• Pino 6:Tensão de Saída (V_OUT).
• Pino 7:Entrada de Habilitação (V_E). Ativo em nível alto; um nível lógico alto (>2.0V) habilita a saída, um nível lógico baixo (<0.8V) força a saída para o nível alto (ver Tabela Verdade).
• Pino 8:Tensão de Alimentação (V_CC) para o lado da saída (3.3V ou 5V).

Nota Crítica de Projeto:Um capacitor de desacoplamento de 0.1μF (ou maior) com boas características de alta frequência (cerâmico ou tântalo sólido) deve ser conectado entre o Pino 8 (V_CC) e o Pino 5 (GND), posicionado o mais próximo possível dos pinos do pacote para garantir operação estável e minimizar o ruído de comutação.

4. Tabela Verdade e Descrição Funcional

O dispositivo opera como uma porta lógica positiva com uma função de habilitação. O estado da saída depende da corrente de entrada (LED) e da tensão do pino de habilitação.

*Com o resistor de pull-up interno, um pino de habilitação flutuante assume por padrão um estado lógico alto.

Em essência, quando habilitado (V_Ealto), o fotocoplador age como um inversor: um LED aceso (entrada alta) produz uma saída baixa, e um LED apagado (entrada baixa) produz uma saída alta. Quando desabilitado (V_Ebaixo), a saída é forçada para o nível alto independentemente do estado da entrada, o que pode ser útil para colocar uma interface de barramento em um estado de alta impedância, implementar modos de economia de energia ou multiplexar múltiplas saídas de isoladores.

5. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A aplicação principal é o isolamento de sinal digital. O lado de entrada requer um resistor limitador de corrente em série com o LED para definir a I_Fdesejada (ex.: 5-10mA para garantir a comutação). O lado da saída conecta-se diretamente à entrada da porta lógica receptora. O pino de habilitação pode ser conectado a V_CCse não utilizado, ou acionado por um sinal de controle para o gating da saída.

5.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Entrada:Certifique-se de que o circuito de acionamento possa fornecer I_Fsuficiente (≥ I_FT) em toda a faixa de temperatura de operação para garantir a comutação adequada da saída. Considere o coeficiente de temperatura negativo de V_F.
• do LED.Desacoplamento da Fonte de Alimentação:_CCO capacitor de 0.1μF em V/GND éobrigatório
• para operação estável em alta velocidade e deve ser posicionado próximo ao dispositivo.Considerações de Carga:
• A saída pode acionar até 10 entradas de portas lógicas padrão (Fan-out 10). Certifique-se de que a carga capacitiva total no pino de saída não exceda significativamente a condição de teste de 15pF para evitar a degradação dos tempos de subida/descida e dos atrasos de propagação.Layout da PCB:

Mantenha uma boa distância de isolamento entre os lados de entrada (área dos pinos 1-4) e saída (área dos pinos 5-8) na PCB para preservar a classificação de isolamento de alta tensão. Siga as diretrizes de "creepage" e "clearance" apropriadas para os requisitos de tensão da aplicação.

6. Informações de Conformidade e Confiabilidade

• O EL060L é projetado e certificado para uso em aplicações industriais e comerciais.Conformidade Ambiental:
• 1500ppm), livre de chumbo e em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) e regulamentos REACH da UE.Aprovações de Segurança:
  • Possui aprovações das principais agências internacionais de segurança:
  • UL (Underwriters Laboratories) e cUL (Número de Arquivo E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (Número de Arquivo 40028116)
  SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO (agências de segurança nórdicas)
• Estas aprovações indicam que o dispositivo atende a rigorosos padrões de segurança para isolamento elétrico.Confiabilidade:

O desempenho é garantido na faixa estendida de temperatura industrial de -40°C a +85°C.

7. Circuitos de Teste e Definições de Formas de Onda

• A ficha técnica inclui circuitos de teste padrão para caracterizar os parâmetros de comutação.Fig. 12:_PHLDefine a configuração de teste e os pontos de medição para os atrasos de propagação (t_PLH, t_r) e os tempos de transição da saída (t_f, t
• ). Os atrasos são medidos entre o ponto de 3.75mA na forma de onda da corrente de entrada e o ponto de 1.5V na forma de onda da tensão de saída.Fig. 13:_EHLDefine a configuração de teste para os atrasos de propagação da habilitação (t_ELH, t
• ), medidos a partir do ponto de 1.5V na entrada de habilitação.Fig. 14:_CMIlustra o circuito de teste para Imunidade a Transientes de Modo Comum (CMTI), aplicando um pulso diferencial de alta tensão (V

) entre os terras de entrada e saída para medir a imunidade ao ruído.

8. Soldagem e Manuseio

• O dispositivo é adequado para processos padrão de montagem em superfície.Soldagem por Refluxo:
• A temperatura máxima de pico de soldagem é de 260°C, conforme o padrão IPC/JEDEC J-STD-020 para montagens sem chumbo. O dispositivo não deve ser exposto a esta temperatura por mais de 10 segundos.Armazenamento:
• Armazene em ambiente seco e antiestático dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -55°C a +125°C.Precauções contra ESD:

Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio, como em todos os dispositivos semicondutores.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

O EL060L se posiciona no mercado como um isolador digital de alta velocidade de uso geral. Seus principais diferenciais são a combinação de velocidade de 10Mbit/s, compatibilidade com alimentação dupla 3.3V/5V e a inclusão de uma função de habilitação/strobe em um pacote SOP-8 padrão. Comparado a fotocopladores mais simples de 4 pinos, ele oferece o controle adicional do pino de habilitação. Comparado a novos CIs isoladores digitais especializados baseados em acoplamento capacitivo ou magnético, ele oferece a confiabilidade comprovada, alta CMTI e a simplicidade da tecnologia de fotocoplador, frequentemente a um custo menor para aplicações que não requerem velocidades extremas (>>10Mbit/s).

10. Perguntas Frequentes (FAQ)_CC?

P: Posso usar uma alimentação de 5V para V

?_ER: Sim, o dispositivo é projetado para operação com alimentação dupla de 3.3V e 5V. Certifique-se de que a tensão nominal do capacitor de desacoplamento seja suficiente para 5V.

P: É necessário um resistor de pull-up externo no pino de Habilitação (V

)?

R: Não. O dispositivo incorpora um resistor de pull-up interno, conforme observado na ficha técnica.

P: Qual é a finalidade do pino de habilitação?_INR: Ele permite que a saída seja forçada para o nível alto, efetivamente desabilitando o caminho do sinal. Isso é útil para colocar uma interface de barramento em um estado de alta impedância, implementar modos de economia de energia ou multiplexar múltiplas saídas de isoladores.

P: Como calculo o resistor em série de entrada (R_IN)?_{R: R}= (V_FACIONAMENTO_F- V_{) / I}. Use V_FF(máx)_Fna temperatura de operação mais baixa para um projeto conservador, garantindo que a I_Fmínima seja atendida. Por exemplo, com um acionamento de 5V, V_IN=1.8V e I

=7.5mA: R

= (5 - 1.8) / 0.0075 ≈ 427Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 430Ω).