Техническая документация на оптопара EL060L с логическим выходом - корпус SOP-8 - питание 3.3В/5В - скорость 10Мбит/с

1. Обзор изделия

EL060L — это высокоскоростная оптопара (оптоизолятор) с логическим выходом, предназначенная для надежной гальванической развязки сигналов в требовательных электронных схемах. Она объединяет инфракрасный излучающий диод с высокоскоростным интегрированным фотодетектором, имеющим стробируемый логический выход. Изделие выпускается в 8-выводном корпусе SOP (Small Outline Package), оптимизированном для поверхностного монтажа (SMT). Основная функция — обеспечение гальванической развязки между входной и выходной цепями, устранение контурных токов и защита чувствительной логики от скачков напряжения и помех.

Ключевые преимущества:К основным достоинствам устройства относятся высокая скорость передачи данных — 10 мегабит в секунду (Мбит/с), совместимость с двумя напряжениями питания (3.3В и 5В) и отличная помехоустойчивость по синфазному напряжению (CMTI) не менее 10 кВ/мкс. Оно имеет логический выход, способный нагружать до 10 стандартных логических входов (коэффициент разветвления 10). Кроме того, обеспечивается высокое напряжение изоляции 3750В _{(среднеквадратичное значение)} между входной и выходной сторонами, что гарантирует надежную защиту.

Целевой рынок и области применения:Этот компонент предназначен для применений, требующих быстрой изолированной передачи цифровых сигналов. Типичные примеры использования: устранение контурных токов в интерфейсах связи, согласование уровней между различными логическими семействами (например, LSTTL с TTL/CMOS), системы передачи данных и мультиплексирования, изолированная обратная связь в импульсных источниках питания, замена импульсных трансформаторов, интерфейсы компьютерной периферии, а также обеспечение высокоскоростной гальванической развязки логических цепей в смешанных системах.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Прямой ток на входе (I_F=7.5 мА: Rмаксимум 50 мА. Превышение этого значения может разрушить инфракрасный светодиод.
• Напряжение на входе разрешения (V_E)?Не должно превышать напряжение V_CC более чем на 500 мВ.
• Обратное напряжение (V_R):максимум 5 В для входного светодиода.
• Напряжение питания (V_CC?максимум 7.0 В для выходной стороны.
• Выходное напряжение (V_O)максимум 7.0 В.
• Напряжение изоляции (V_ISO):3750 В _{(среднекв.)} в течение 1 минуты (условия испытания: влажность 40-60%, выводы 1-4 замкнуты, выводы 5-8 замкнуты).
• Рабочая температура (T_OPR):от -40°C до +85°C.
• Температура пайки (T_SOL):260°C в течение 10 секунд (профиль оплавления).

2.2 Электрические и передаточные характеристики

Эти параметры определяют работу устройства в нормальных условиях эксплуатации (T_A= от -40°C до 85°C).

Входные характеристики:

• =1.8В и I_F):типично 1.4В, максимум 1.8В при прямом токе (I_F) 10 мА.
• Температурный коэффициент V_F:Приблизительно -1.8 мВ/°C, что означает, что V_F уменьшается при повышении температуры.
• Входная емкость (C_IN):типично 60 пФ, влияет на требования к высокочастотному управлению входом.

Выходные характеристики и характеристики питания:

• Ток потребления (высокий уровень): I_CCHтипично 5 мА (макс. 10 мА), когда вход выключен (I_F=0) and the output is high.
• Ток потребления (низкий уровень): I_CCLтипично 9 мА (макс. 13 мА), когда вход включен (I_F=10mA) and the output is low.
• Напряжения разрешения:Вывод разрешения (V_E) has a high-level threshold (V_EH) мин. 2.0В и порог низкого уровня (V_EL) макс. 0.8В. Присутствует внутренний подтягивающий резистор, что устраняет необходимость во внешнем.
• Логические уровни на выходе:При V_CC=3.3V, the low-level output voltage (V_OL=0.6В), типично 3 мА (макс. 5 мА). Это ключевой параметр для проектирования входной управляющей цепи._OH) указывается в специфических условиях испытаний.
• Пороговый входной ток (I_FT) во всем диапазоне рабочих температур для гарантии правильного переключения выхода. Учитывайте отрицательный температурный коэффициент VТок, требуемый на входе для гарантированного получения валидного низкого уровня на выходе (V_O=0.6V) is typically 3mA (max 5mA). This is a key parameter for designing the input drive circuit.

2.3 Коммутационные характеристики

Эти параметры определяют временные характеристики, критичные для высокоскоростной передачи данных (условия: V_CC=3.3V, I_F=7.5mA, C_L=15 пФ, R_L=350 Ом).

• Задержки распространения:
  • t_PHL, t
  • t_PLH) и времен переключения на выходе (t
• Искажение длительности импульса (PWD):|t_PHL– t_PLH| типично 5 нс, максимум 35 нс. Меньшее значение PWD лучше для целостности сигнала.
• Время нарастания/спада:
  • Время нарастания на выходе (t_r, t
  • Время спада на выходе (t_f). Задержки измеряются между точкой 3.75 мА на форме входного тока и точкой 1.5 В на форме выходного напряжения.
• Задержки распространения сигнала разрешения:
  • t_EHL, t
  • t_ELH), измеряемых от точки 1.5 В на входе разрешения.
• Помехоустойчивость по синфазному напряжению (CMTI):Критический параметр для подавления помех в изолированных системах. Как C_MH, так и C_ML имеют минимальное значение 10 000 В/мкс, испытанное при синфазном напряжении (V_CM) для измерения помехоустойчивости.

3. Механическая информация и данные по корпусу

EL060L выпускается в стандартном 8-выводном корпусе SOP (Small Outline Package).

3.1 Распиновка и назначение выводов

• Вывод 1:Не подключен (NC)
• Вывод 2:Анод (A) входного инфракрасного светодиода.
• Вывод 3:Катод (K) входного инфракрасного светодиода.
• Вывод 4:Не подключен (NC)
• Вывод 5:Земля (GND) для выходной стороны.
• Вывод 6:Выходное напряжение (V_OUT).
• Вывод 7:Вход разрешения (V_E). Active high; a logic high (>2.0V) enables the output, a logic low (<0.8В) принудительно устанавливает выход в высокий уровень (см. таблицу истинности).
• Вывод 8:Напряжение питания (V_CC) for the output side (3.3V or 5V).

Важное замечание по проектированию:Между выводом 8 (V_CC) and Pin 5 (GND), placed as close as possible to the package pins to ensure stable operation and minimize switching noise.

4. Таблица истинности и функциональное описание

Устройство работает как логический элемент с инверсией и функцией разрешения. Состояние выхода зависит от тока на входе (светодиод) и напряжения на выводе разрешения.

*Благодаря внутреннему подтягивающему резистору, неподключенный вывод разрешения по умолчанию находится в состоянии логической единицы.

По сути, при разрешении (V_Ehigh), the photocoupler acts as an inverter: a lit LED (input high) produces a low output, and an unlit LED (input low) produces a high output. When disabled (V_Elow), the output is forced high regardless of the input state, which can be useful for tri-state bus control or power-down modes.

5. Рекомендации по применению и особенности проектирования

5.1 Типовые схемы включения

Основное применение — гальваническая развязка цифровых сигналов. На входной стороне требуется токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом, для установки требуемого тока I_F(e.g., 5-10mA for guaranteed switching). The output side connects directly to the receiving logic gate's input. The enable pin can be tied to V_CCif not used, or driven by a control signal for output gating.

5.2 Особенности проектирования

• Управление входом:Убедитесь, что управляющая схема может обеспечить достаточный ток I_F(≥ I_FT) across the operating temperature range to guarantee proper output switching. Account for the LED's negative temperature coefficient of V_F.
• Блокировка питания:Конденсатор 0.1 мкФ на V_CC/GND isобязателен для стабильной высокоскоростной работы и должен быть размещен как можно ближе к устройству.
• Особенности нагрузки:Выход может нагружать до 10 стандартных логических входов (коэффициент разветвления 10). Убедитесь, что общая емкостная нагрузка на выходном выводе не превышает значительно тестовое условие 15 пФ, чтобы избежать ухудшения времени нарастания/спада и задержек распространения.
• Разводка печатной платы:Соблюдайте достаточное расстояние изоляции на печатной плате между входной стороной (область выводов 1-4) и выходной стороной (область выводов 5-8) для сохранения высоковольтной изоляции. Следуйте рекомендациям по пути утечки и воздушному зазору, соответствующим требованиям по напряжению для конкретного применения.

6. Информация о соответствии стандартам и надежности

EL060L разработан и сертифицирован для использования в промышленных и коммерческих применениях.

• Соответствие экологическим нормам:Устройство не содержит галогенов (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm), не содержит свинца и соответствует директиве RoHS (Ограничение использования опасных веществ) и регламенту ЕС REACH.
• Сертификаты безопасности:Имеет сертификаты основных международных органов по безопасности:
  • UL (Underwriters Laboratories) и cUL (номер файла E214129)
  • VDE (Verband der Elektrotechnik) (номер файла 40028116)
  • SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO (скандинавские органы по безопасности)
  Эти сертификаты указывают на то, что устройство соответствует строгим стандартам безопасности по электрической изоляции.
• Надежность:Работоспособность гарантируется в расширенном промышленном температурном диапазоне от -40°C до +85°C.

7. Измерительные схемы и определения временных диаграмм

В техническом описании приведены стандартные измерительные схемы для определения коммутационных параметров.

• Рис. 12:Определяет схему испытаний и точки измерения для задержек распространения (t_PHL, t_PLH) and output transition times (t_r, t_f). Delays are measured between the 3.75mA point on the input current waveform and the 1.5V point on the output voltage waveform.
• Рис. 13:Определяет схему испытаний для задержек распространения сигнала разрешения (t_EHL, t_ELH), measured from the 1.5V point on the enable input.
• Рис. 14:Иллюстрирует измерительную схему для проверки помехоустойчивости по синфазному напряжению (CMTI), где между землями входа и выхода прикладывается высоковольтный дифференциальный импульс (V_CM) between the input and output grounds to measure noise immunity.

8. Пайка и обращение

Устройство подходит для стандартных процессов поверхностного монтажа.

• Пайка оплавлением:Максимальная пиковая температура пайки составляет 260°C в соответствии со стандартом IPC/JEDEC J-STD-020 для бессвинцовых сборок. Устройство не должно подвергаться этой температуре более 10 секунд.
• Хранение:Хранить в сухой, антистатической среде в указанном диапазоне температур хранения от -55°C до +125°C.
• Меры предосторожности от ЭСР:При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР), как и для всех полупроводниковых приборов.

9. Техническое сравнение и позиционирование

EL060L позиционируется на рынке как универсальный высокоскоростной цифровой изолятор. Его ключевые отличия — сочетание скорости 10 Мбит/с, совместимости с двойным питанием 3.3В/5В и наличия функции разрешения/стробирования в стандартном корпусе SOP-8. По сравнению с более простыми 4-выводными оптопарами, он предлагает дополнительное управление через вывод разрешения. По сравнению с более новыми специализированными микросхемами цифровых изоляторов на основе емкостной или магнитной связи, он предлагает проверенную надежность, высокий CMTI и простоту технологии оптопар, часто по более низкой стоимости для применений, не требующих экстремальных скоростей (>>10 Мбит/с).

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Можно ли использовать питание 5В для V_CC?

О: Да, устройство предназначено для работы с двойным питанием 3.3В и 5В. Убедитесь, что номинальное напряжение блокировочного конденсатора рассчитано на 5В.

В: Нужен ли внешний подтягивающий резистор на выводе разрешения (V_E) pin?

О: Нет. Устройство содержит внутренний подтягивающий резистор, как указано в техническом описании.

В: Какова функция вывода разрешения?

О: Он позволяет принудительно установить выход в высокий уровень, фактически отключая путь прохождения сигнала. Это полезно для перевода интерфейса шины в состояние высокого импеданса, реализации энергосберегающих режимов или мультиплексирования выходов нескольких изоляторов.

В: Как рассчитать входной последовательный резистор (R_IN)?

О: R_IN= (V_УПР- V_F) / I_F. Use V_F(макс) при минимальной рабочей температуре для консервативного расчета, чтобы гарантировать обеспечение минимального тока I_Fis met. For example, with a 5V drive, V_F=1.8V, and I_F=7.5mA: R_IN= (5 - 1.8) / 0.0075 ≈ 427 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 430 Ом).

В: Что означает "Коэффициент разветвления 10"?

О: Это означает, что выход может надежно нагружать входы до 10 стандартных цифровых логических элементов (например, серии 74HC), подключенных параллельно, при сохранении валидных уровней логических напряжений.