8-Pin DIP Yüksek Hızlı 1Mbit/s Transistör Fotokuplör 6N135 6N136 EL450x Serisi Veri Sayfası - DIP-8 Paketi - 5000Vrms İzolasyon - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

6N135, 6N136, EL4502 ve EL4503, hızlı dijital sinyal izolasyonu gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek hızlı transistör çıkışlı fotokuplör (optokuplör) ailesidir. Her cihaz, yüksek hızlı bir fotodedektör transistörüne optik olarak bağlanmış bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) entegre eder. Bu serinin temel avantajı, fotodiyot öngerilimini ve çıkış transistörünün kollektörünü ayıran özel pin düzenindedir. Bu mimari tercih, giriş transistörünün baz-kollektör kapasitansını önemli ölçüde azaltarak, geleneksel fototransistör tabanlı kuplörlerden kat kat daha hızlı olan saniyede 1 Megabit (1Mbit/s) anahtarlama hızlarına ulaşılmasını sağlar.

Cihazlar standart 8-pinli Çift Sıralı Paket (DIP) içinde sunulur ve geniş bacak aralığı ve yüzey montaj konfigürasyonları için seçenekler mevcuttur. Geniş bir sıcaklık aralığında çalışma için karakterize edilmişlerdir ve başlıca uluslararası güvenlik standartlarına uyumludurlar, bu da onları endüstriyel, telekomünikasyon ve güç elektroniği uygulamaları için uygun kılar.

2. Teknik Parametrelerin Derin Nesnel Yorumu

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Cihazın bu limitlerde veya yakınında sürekli çalıştırılması önerilmez. Temel değerler şunları içerir:

• Giriş İleri Akımı (I_F): 25 mA sürekli. Tepe ileri akım (I_FP), %50 görev döngüsü ve 1ms darbe genişliği için 50 mA olarak derecelendirilmiştir.
• Ters Gerilim (V_R): Giriş LED'i üzerinde maksimum 5 V.
• Çıkış Gerilimi (V_O): Çıkış pininde -0.5 V ila +20 V aralığı.
• Besleme Gerilimi (V_CC): Çıkış tarafı güç kaynağı için -0.5 V ila +30 V aralığı.
• İzolasyon Gerilimi (V_ISO): 1 dakika için 5000 V_rms. Bu, giriş tarafı pinlerini (1-4) ve çıkış tarafı pinlerini (5-8) kısa devre yaparak test edilen kritik bir güvenlik parametresidir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_OPR): -55°C ila +100°C. Bu geniş aralık, zorlu ortamlarda güvenilir performans sağlar.
• Toplam Güç Dağılımı (P_TOT): Giriş ve çıkış güç limitlerinin birleşimi olarak 200 mW.

2.2 Elektriksel ve Transfer Karakteristikleri

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe 0°C ila 70°C çalışma sıcaklık aralığında garanti edilir. Cihazın normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlarlar.

• İleri Gerilim (V_F): I_F= 16 mA'de tipik olarak 1.45V. Bu, giriş tarafı akım sınırlama devresini tasarlamak için önemlidir.
• Akım Transfer Oranı (CTR): Bu, çıkış transistörünün kollektör akımının giriş LED'inin ileri akımına oranıdır ve yüzde olarak ifade edilir. 6N135 minimum %7 CTR'ye (tip. senaryo) sahipken, 6N136, EL4502 ve EL4503 minimum %19 CTR'ye sahiptir. Bu parametre, belirli bir çıkış akımı için gerekli sürücü akımını doğrudan etkiler.
• Lojik Düşük Çıkış Gerilimi (V_OL): Cihaz "AÇIK" durumundayken çıkış pindeki gerilim. 6N135 için, I_F=16mA ve I_O=1.1mA'de maksimum 0.4V'nin altında olduğu garanti edilir. 6N136/EL450x için, I_O=3mA'de 0.4V'nin altındadır. Düşük V_OL, temiz lojik-düşük sinyaller için çok önemlidir.
• Besleme Akımları (I_CCL, I_CCH): I_CCL, çıkış düşükken (LED açık) V_CC'den çekilen akımdır, tipik olarak 140 µA. I_CCH, çıkış yüksekken (LED kapalı) akımdır, tipik olarak 0.01 µA, boşta durumda çok düşük güç tüketimini gösterir.

3. Anahtarlama Karakteristikleri

Bu parametreler, cihazın hızını, yani birincil farklılaştırıcısını ölçer. Testler I_F=16mA ve V_CC=5V'de gerçekleştirilir.

• Yayılım Gecikmesi (t_PHL, t_PLH): Bu, giriş sinyal kenarı ile karşılık gelen çıkış tepkisi arasındaki zaman gecikmesidir.
  • 6N135: t_PHL(Düşüğe) tipik olarak 0.35 µs (maks 2.0 µs); t_PLH(Yükseğe) R_L=4.1kΩ ile tipik olarak 0.5 µs (maks 2.0 µs).
  • 6N136/EL450x: t_PHLtipik olarak 0.35 µs (maks 1.0 µs); t_PLHR_L=1.9kΩ ile tipik olarak 0.3 µs (maks 1.0 µs).
  Bu hızlı yayılım gecikmeleri, 1Mbit/s'de güvenilir veri iletimini sağlar.
• Ortak Mod Geçici Bağışıklığı (CM_H, CM_L): Bu, izolasyon bariyerinin hem giriş hem de çıkış tarafında eşit görünen hızlı gerilim geçicilerini (gürültü) reddetme yeteneğini ölçer. Volt bölü mikrosaniye (V/µs) cinsinden belirtilir.
  • 6N135/6N136/EL4502: Hem yüksek hem de düşük durumlar için minimum 1000 V/µs.
  • EL4503: Önemli ölçüde daha yüksek, tipik değeri 20,000 V/µs ve minimumu 15,000 V/µs, bu da onu motor sürücüleri gibi çok gürültülü ortamlar için ideal kılar.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Pin Konfigürasyonu

Cihazlar 8-pin DIP paketi kullanır. Pin düzeni, 6N135/6N136 ile EL4502/EL4503 arasında, özellikle pin 7'nin işlevinde hafifçe farklılık gösterir.

6N135 / 6N136 için:

1. Bağlantı Yok (NC)
2. Anot (Giriş LED Anodu)
3. Katot (Giriş LED Katodu)
4. Bağlantı Yok (NC)
5. Toprak (Çıkış tarafı toprağı, GND)
6. Çıkış Gerilimi (V_OUT)
7. Öngerilim Gerilimi (V_B) - Bu pin, yüksek hıza ulaşmanın anahtarı olan dahili fotodiyotu öngerilimlemek için ayrı bir bağlantı sağlar.
8. Besleme Gerilimi (V_CC)

EL4502 / EL4503 için:

1. Bağlantı Yok (NC)
2. Anot (Giriş LED Anodu)
3. Katot (Giriş LED Katodu)
4. Bağlantı Yok (NC)
5. Toprak (Çıkış tarafı toprağı, GND)
6. Çıkış Gerilimi (V_OUT)
7. Bağlantı Yok (NC) - Not: Bu varyantlarda pin 7 bağlı değildir.
8. Besleme Gerilimi (V_CC)

5. Uygulama Önerileri

5.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Hat Alıcıları & Telekomünikasyon Ekipmanları: Toprak döngülerini önlemek ve hassas devreleri aşırı gerilimlerden korumak için dijital veri hatlarını (örn., RS-232, RS-485) izole etmek.
• Motor Sürücüleri & Anahtarlamalı Güç Kaynaklarında (SMPS) Güç Transistör İzolasyonu: Yüksek taraf güç MOSFET/IGBT'lerine galvanik izolasyonu korurken kapı sürücü sinyalleri sağlamak. Yüksek ortak mod geçici bağışıklık (özellikle EL4503'ün) burada kritiktir.
• Yüksek Hızlı Lojik Toprak İzolasyonu: Farklı potansiyellerde çalışan dijital alt sistemler arasındaki toprak döngülerini kırmak, gürültü bağlaşımını önlemek.
• Düşük Hızlı Fototransistör Kuplörlerin Yerine Kullanım: Büyük devre değişiklikleri olmadan mevcut tasarımları daha yüksek veri hızları için yükseltmek.
• Ev Aletleri & Endüstriyel Kontroller: Kullanıcı arayüzü mikrodenetleyicilerini güç katlarından izole etmek.

5.2 Tasarım Hususları

• Giriş Akım Sınırlama: Giriş LED'i ile seri olarak, ileri akımı (I_F) istenen değere (optimal hız ve CTR için tipik olarak ~16 mA) sınırlamak için harici bir direnç kullanılmalıdır. Direnç değeri (Besleme Gerilimi - V_F) / I_F.
• Çıkış Pull-Up Direnci: V_L(pin 6) ve V_OUT(pin 8) arasında bir pull-up direnci (R_CC) gereklidir. Değeri hem anahtarlama hızını hem de çıkış akım kapasitesini etkiler. Veri sayfası, 6N135 için R_L=4.1kΩ ve 6N136/EL450x için 1.9kΩ ile test koşullarını belirtir. Daha düşük değerler hızı artırır ancak güç dağılımını da artırır.
• Bypass Kapasitörleri: Çıkış tarafında V_CCve GND pinlerine yakın bir 0.1 µF seramik kapasitör yerleştirerek yüksek frekanslı gürültüyü ayırmak.
• Yüksek CMR için Yerleşim: Yüksek ortak mod reddini korumak için, devre kartı yerleşiminde giriş ve çıkış tarafları arasındaki parazitik kapasitansı en aza indirin. İzolasyon bariyerinin her iki tarafındaki izleri iyi ayrılmış tutun.

6. Teknik Karşılaştırma ve Seçim Kılavuzu

Bu seri içindeki temel farklar Akım Transfer Oranı (CTR) ve Ortak Mod Reddi (CMR)'dedir.

• 6N135 vs. 6N136/EL4502: 6N135 daha düşük minimum CTR'ye sahiptir (%7 vs. %19). Bu, aynı çıkış akım salınımını elde etmek için biraz daha yüksek giriş akımı gerektirebileceği anlamına gelir. 6N136/EL4502 daha iyi marj sunar.
• EL4503 vs. Diğerleri: EL4503, son derece yüksek ortak mod geçici bağışıklığı (min. 15,000 V/µs) ile öne çıkar. Bu, onu değişken frekans sürücüleri (VFD) veya endüstriyel motor kontrolörleri gibi hızlı gerilim dikenlerinin (dV/dt) yaygın olduğu aşırı yüksek elektriksel gürültülü uygulamalar için tercih edilen seçim yapar.
• Seçim Özeti:
  • İyi CTR ile genel amaçlı yüksek hızlı izolasyon için: 6N136 veya EL4502'yi seçin.
  • Maliyet önemli bir faktörse ve daha düşük CTR kabul edilebilirse: 6N135 yeterli olabilir.
  • En zorlu, yüksek gürültülü güç elektroniği ortamları için: EL4503 özellikle bu rol için tasarlanmıştır.

7. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu fotokuplörün standart bir 4N35'ye göre ana avantajı nedir?

C: Hız. Özel öngerilim pini (6N135/136'da V_B) mimarisi dahili kapasitansı azaltarak 1Mbit/s'de çalışmayı sağlar, oysa 4N35 gibi standart bir fototransistör kuplör tipik olarak 100 kbit/s'nin altıyla sınırlıdır.

S: Hem giriş hem de çıkış tarafları için tek bir 5V besleme kullanabilir miyim?

C: Elektriksel olarak evet, ancak bu izolasyon amacını ortadan kaldırır. Gerçek izolasyon için, giriş tarafı (LED) ve çıkış tarafı (dedektör, V_CC, GND) ayrı, bağlantısız güç kaynaklarından veya izole bir DC-DC dönüştürücüden beslenmelidir.

S: Neden iki farklı önerilen pull-up direnç değeri var (4.1kΩ vs. 1.9kΩ)?

C: Cihazların farklı CTR spesifikasyonları, farklı optimal çalışma noktalarına yol açar. Daha düşük CTR'ye sahip 6N135, belirli bir çıkış düşük gerilim spesifikasyonu için çıkış akımını sınırlamak ve aynı zamanda hedef hıza ulaşmak için daha yüksek bir pull-up direnci kullanır. Daha yüksek CTR'ye sahip 6N136/EL450x, anahtarlama hızını daha da iyileştirebilecek daha düşük bir direnç değeri kullanabilir.

S: "Kurşunsuz ve RoHS uyumlu" ifadesi montaj sürecim için ne anlama geliyor?

C: Cihazın kurşun (Pb) kullanılmadan üretildiği ve Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması direktifine uyduğu anlamına gelir. Bu, onu bu çevre düzenlemelerine sahip bölgelerde satılan ürünlerde kullanılmasına olanak tanır. Lehimleme sıcaklığı derecelendirmesi (10 saniye için 260°C) kurşunsuz lehim işlemleri için belirtilmiştir.

8. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir transistör çıkışlı fotokuplör, optik izolasyon prensibiyle çalışır. Giriş tarafına uygulanan bir elektrik akımı, bir kızılötesi Işık Yayan Diyot (LED)'un ışık yaymasına neden olur. Bu ışık, paket içindeki küçük bir boşluktan geçer ve çıkış tarafındaki bir fototransistörün baz bölgesine çarpar. Gelen fotonlar bazda elektron-boşluk çiftleri oluşturarak etkin bir şekilde baz akımı gibi davranır. Bu "optik baz akımı" transistörü açar ve çok daha büyük bir kollektör akımının V_CC'den transistör üzerinden düşük çekilen çıkış pinine akmasına izin verir. Giriş akımı sıfır olduğunda, LED kapalıdır, ışık transistöre çarpmaz ve kapalı durumda kalır, çıkış pininin harici direnç tarafından yüksek çekilmesine izin verir. Bu seride yüksek hızın anahtarı, transistörün bazını besleyen dahili fotodiyot için ayrı bağlantıdır; bu, normalde fototransistörleri yavaşlatan Miller kapasitansını en aza indirir.

9. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Cihazlar belirli bir parça numaralandırma şemasını takip eder:6N13XY(Z)-VveyaEL450XY(Z)-V.

• X: Parça numarası tanımlayıcısı (6N serisi için 5 veya 6; EL450 serisi için 2 veya 3).
• Y: Bacak formu seçeneği.
  • Yok: Standart DIP-8 (0.3" sıra aralığı), 45 birimlik tüplerde paketlenmiş.
  • M: Geniş bacak bükümü (0.4" aralık), 45 birimlik tüplerde paketlenmiş.
  • S: Yüzey montaj bacak formu.
• Z: Şerit ve makara seçeneği (örn., TA). SMD parçalar için 'S' seçeneğiyle kullanılır, tipik olarak makara başına 1000 birim.
• V: VDE onayının dahil olduğunu gösteren isteğe bağlı sonek.