Ficha Técnica da Série 6N137 EL26XX - Fotocoplador de Alta Velocidade 10Mbit/s - Isolamento 5000Vrms - Pacote DIP 8 Pinos

1. Visão Geral do Produto

Os modelos 6N137, EL2601 e EL2611 são fotocopladores (optoisoladores) de saída lógica e alta velocidade. Estes dispositivos consistem num díodo emissor de luz infravermelha (LED) acoplado opticamente a um fotodetector integrado de alta velocidade com uma saída que pode ser "strobeada". Foram concebidos para aplicações que requerem isolamento elétrico e transmissão de sinais digitais de alta velocidade.

1.1 Vantagens Principais e Posicionamento

A principal vantagem desta série é a combinação de desempenho de alta velocidade com um isolamento robusto. Com uma taxa de dados de até 10 Mbit/s, é adequada para interfaces de comunicação digital modernas. Os dispositivos oferecem uma elevada imunidade a transientes de modo comum (CMTI), sendo a variante EL2611 classificada para um mínimo de 10 kV/μs, tornando-os ideais para ambientes industriais ruidosos. A saída de porta lógica simplifica a interface com famílias lógicas padrão como TTL e CMOS.

1.2 Aplicações-Alvo

Estes fotocopladores destinam-se a aplicações que requerem eliminação de loops de terra, isolamento de sinal em sistemas de transmissão de dados e imunidade a ruído em eletrónica de potência. Casos de uso comuns incluem:

• Isolamento em fontes de alimentação comutadas e acionamentos de motores.
• Receptores de linha de dados e sistemas de multiplexagem.
• Substituição de transformadores de pulso em circuitos digitais.
• Interfaces de periféricos de computador e sistemas de controlo industrial.
• Isolamento lógico de alta velocidade de uso geral.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

As secções seguintes fornecem uma análise detalhada das características elétricas e de comutação do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. Os parâmetros-chave incluem:

• Corrente Direta de Entrada (I_F)F): 50 mA máximo.
• Tensão de Alimentação (V_CC)CC): 7,0 V máximo.
• Tensão de Saída (V_O)O): 7,0 V máximo.
• Tensão de Isolamento (V_ISO)ISO): 5000 V_rmsdurante 1 minuto (condição de teste: pinos 1-4 em curto-circuito juntos, pinos 5-8 em curto-circuito juntos).
• Temperatura de Operação (T_OPR)A): -40°C a +85°C.
• Temperatura de Armazenamento (T_STG)STG): -55°C a +125°C.

2.2 Características Elétricas (Entrada)

Parâmetros relacionados com o LED infravermelho de entrada:

• Tensão Direta (V_F)F): Tipicamente 1,4V, máximo 1,8V a I_FF = 10 mA.
• Tensão Reversa (V_R)R): 5,0 V máximo.
• Coeficiente de Temperatura de V_FF: Aproximadamente -1,8 mV/°C.
• Capacitância de Entrada (C_IN)IN): Tipicamente 60 pF.

2.3 Características Elétricas (Saída e Transferência)

Parâmetros relacionados com o detetor de saída e a transferência global do sinal:

• Corrente de Alimentação (Alto/Baixo): I_CCHCCH (saída alta) é tipicamente 7 mA (máx. 10 mA). I_CCLCCL (saída baixa) é tipicamente 9 mA (máx. 13 mA).
• Correntes de Entrada de Ativação: I_EHEH e I_ELEL são tipicamente inferiores a 1,6 mA.
• Tensão de Saída de Nível Baixo (V_OL)OL): Tipicamente 0,35V, máximo 0,6V sob condições de carga especificadas (I_CLOL=13mA). Este é um parâmetro crítico para a compatibilidade de nível lógico.
• Corrente de Limiar de Entrada (I_FT)FHL): A corrente do LED necessária para garantir uma saída em nível lógico baixo é tipicamente 2,5 mA, máximo 5 mA.

2.4 Características de Comutação

Estes parâmetros definem o desempenho de velocidade do fotocoplador, medidos em condições padrão (V_CCCC=5V, I_FF=7,5mA, C_LL=15pF, R_LL=350Ω).

• Atraso de Propagação (t_PHLPHL, t_PLH)PLH): Tipicamente 35-40 ns, com um máximo de 75 ns para ambas as transições de alto-para-baixo e baixo-para-alto. Isto permite a taxa de dados de 10 Mbit/s.
• Distorção de Largura de Pulso: |t_PHLPHL - t_PLHPLH| é tipicamente 5 ns, máximo 35 ns. Uma distorção mais baixa é melhor para preservar a integridade do sinal.
• Tempos de Subida/Descida (t_rR, t_f)F): O tempo de subida da saída é tipicamente 40 ns, enquanto o tempo de descida é tipicamente mais rápido, 10 ns.
• Atraso de Propagação da Ativação: O atraso do pino de ativação (V_EE) para a saída é tipicamente 15 ns.
• Imunidade a Transientes de Modo Comum (CMTI): Este é um diferenciador-chave. O 6N137 não tem um mínimo especificado. O EL2601 garante 5.000 V/μs. O EL2611 garante 10.000 V/μs sob teste padrão e 20.000 V/μs com o circuito de acionamento recomendado (Fig. 15). Uma CMTI elevada impede que o ruído se acople através da barreira de isolamento.

3. Informação Mecânica e de Embalagem

3.1 Configuração dos Pinos (DIP 8 Pinos)

O dispositivo é fornecido numa embalagem padrão Dual In-line (DIP) de 8 pinos.

1. Sem Ligação (NC)
2. Ânodo (A) do LED de entrada
3. Cátodo (K) do LED de entrada
4. Sem Ligação (NC)
5. Terra (GND) do lado da saída
6. Saída (V_OUT)
7. O)_E)
8. Entrada de Ativação (V_CCE)

Tensão de Alimentação (V

CC) para o lado da saída

3.2 Opções de Embalagem

A ficha técnica menciona disponibilidade em opções com espaçamento largo entre terminais e de Montagem em Superfície (SMD), embora códigos de embalagem específicos (ex: SOIC-8) não sejam detalhados no excerto fornecido.

• 4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto4.1 Regras de Projeto CríticasCondensador de Desacoplamento: Um condensador de 0,1 μF (ou maior) com boas características de alta frequência (cerâmico ou tântalo sólido)_CCdeve
• ser ligado entre os pinos 8 (VCC) e 5 (GND), colocado o mais próximo possível do dispositivo. Isto é essencial para uma operação estável e para minimizar o ruído.
• Pino de Ativação: A entrada de ativação (pino 7) tem uma resistência de "pull-up" interna, pelo que não é necessária uma resistência externa. Conduzi-la a nível baixo (<0,8V) ativa a saída. Conduzi-la a nível alto (>2,0V) força a saída a nível alto, independentemente do estado do LED de entrada._FTCorrente de Entrada
• : Para garantir uma comutação adequada, a corrente do LED de entrada deve ser ajustada de acordo com a velocidade necessária e o parâmetro IFHL. Uma corrente de operação típica é de 7,5-10 mA._CCCarga de Saída

: A condição de teste padrão utiliza uma resistência de "pull-up" de 350Ω para V

CC. Este valor deve ser usado como referência para o projeto do circuito de modo a cumprir os tempos de comutação especificados.

L (Baixo)

L (DESLIGADO)

NC (Não Ligado, "pull-up" interno)

H (Alto)

• 4.3 Circuito Recomendado para Alta CMTI (EL2611)A Figura 15 da ficha técnica mostra um circuito de acionamento específico recomendado para a família EL2611 para atingir a sua CMTI máxima especificada de 20.000 V/μs. Este circuito envolve tipicamente uma gestão cuidadosa do percurso de acionamento do LED de entrada para minimizar o acoplamento parasita.
• 5. Curvas de Desempenho e Características TípicasA ficha técnica inclui uma secção para "Curvas de Características Eletro-Óticas Típicas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no excerto de texto, tais curvas ilustram tipicamente relações críticas para o projeto:
• Taxa de Transferência de Corrente (CTR) vs. Corrente Direta: Mostra a eficiência do acoplamento ótico.
• Atraso de Propagação vs. Corrente Direta: Demonstra como a velocidade varia com a corrente de acionamento do LED.

Tensão de Saída vs. Temperatura

: Indica a estabilidade térmica dos níveis lógicos de saída.

Imunidade a Transientes de Modo Comum vs. Frequência_SOL: Mostra o desempenho da CMTI em diferentes frequências de ruído.

Os projetistas devem consultar estes gráficos para otimizar o desempenho para as suas condições operacionais específicas (temperatura, velocidade necessária).

6. Soldadura e Manuseamento

• Os Valores Máximos Absolutos especificam uma temperatura de soldadura (TS) de 260°C durante 10 segundos. Isto está alinhado com perfis típicos de soldadura por refluxo sem chumbo. Devem ser observadas as precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) ao manusear estes dispositivos semicondutores.
• 7. Comparação Técnica e Guia de SeleçãoOs modelos 6N137, EL2601 e EL2611 partilham uma pinagem comum e funcionalidade central, mas diferem numa especificação-chave:
• 6N137: Modelo de alta velocidade base. A CMTI não é garantida a um nível mínimo específico.

EL2601: Modelo melhorado com uma CMTI mínima garantida de 5.000 V/μs.

EL2611

: Modelo premium com uma CMTI mínima garantida de 10.000 V/μs (20.000 V/μs com o circuito recomendado).

Conselho de Seleção

: Para isolamento digital de uso geral em ambientes benignos, o 6N137 pode ser suficiente. Para acionamentos de motores industriais, inversores de potência ou qualquer ambiente com ruído de comutação de alta tensão (dV/dt), deve ser selecionado o EL2601 ou EL2611 com base na imunidade a ruído necessária. O EL2611 com o seu circuito de acionamento especializado oferece a maior robustez._E8. Princípio de Funcionamento

Um fotocoplador fornece isolamento galvânico usando a luz como meio de transmissão de sinal. Um sinal elétrico aciona o LED infravermelho de entrada, fazendo-o emitir luz. Esta luz atravessa um intervalo de isolamento (frequentemente um dielétrico transparente) e atinge um fotodetector integrado com um circuito de porta lógica no lado da saída. O detetor converte a luz novamente num sinal elétrico, que é então condicionado pela porta lógica (com funcionalidade de ativar/desativar) para produzir uma saída digital limpa. A separação física entre o LED e o detetor proporciona a elevada tensão de isolamento nominal.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a finalidade do pino de ativação (V_FE)?_FR: O pino de ativação permite forçar a saída para um estado alto, silenciando efetivamente o sinal da entrada. Isto pode ser útil para partilha de barramento, condições de falha ou modos de poupança de energia.

P: Posso acionar o LED de entrada diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

R: Possivelmente, mas depende da capacidade de corrente de saída e da tensão do microcontrolador. A V_CCF típica é de 1,4V a 10 mA. É sempre necessária uma resistência limitadora de corrente em série. Certifique-se de que o pino do MCU pode fornecer/absorver a I

F necessária (ex: 7,5-10 mA para velocidade máxima).

P: Por que é o condensador de desacoplamento tão crítico?

R: A comutação de alta velocidade do circuito detetor interno pode causar picos de corrente súbitos na linha V

CC. O condensador de desacoplamento local fornece esta corrente transitória, impedindo quedas de tensão que poderiam causar falhas na saída ou disparos falsos, e também ajuda a desviar ruído de alta frequência.P: Como escolho entre o 6N137, EL2601 e EL2611?

R: O principal diferenciador é a Imunidade a Transientes de Modo Comum (CMTI). Se a sua aplicação envolver variações significativas de tensão através da barreira de isolamento (ex: num acionamento de motor), escolha o EL2601 ou EL2611. Para isolamento digital simples em ambientes de baixo ruído, o 6N137 pode ser adequado. Consulte sempre os requisitos específicos de CMTI do seu sistema.10. Exemplos de Aplicação e Casos de Uso

Caso 1: Interface RS-485/422 Isolada: O fotocoplador pode ser usado para isolar as linhas de dados (TxD, RxD) e/ou a linha de controlo de direção de um transceptor UART-para-RS485. Isto quebra os loops de terra e protege o lado lógico sensível de falhas nas longas linhas de barramento. A alta velocidade garante que não haja estrangulamento na taxa de transferência de dados.