8-Pin SOP Yüksek Hızlı 1Mbit/s Transistörlü Foto Kuplör EL045X EL050X Serisi Veri Sayfası - SO-8 Paket - Gerilim 5V/15V/30V - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

EL045X ve EL050X serileri, zorlu elektronik devrelerde sinyal izolasyonu için tasarlanmış yüksek hızlı, transistör çıkışlı foto kuplörlerdir (optokuplörler). Her cihaz, yüksek hızlı bir fotodedektör transistörüne optik olarak bağlanmış bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) entegre eder. Temel bir mimari özellik, fotodiyot ön gerilimi ve çıkış transistörünün kollektörü için ayrı bağlantı sağlanmasıdır. Bu tasarım, geleneksel fototransistör kuplörlere kıyasla giriş transistörünün baz-kollektör kapasitansını azaltarak anahtarlama hızını önemli ölçüde artırır. Cihazlar, standart SO-8 ayak izine uyan kompakt bir 8-pinli Küçük Hat Paketi (SOP) içine yerleştirilmiştir ve bu da onları alan kısıtlı uygulamalar için uygun kılar.

Bu serinin temel avantajı, yüksek hızlı veri iletim kapasitesi (1 Mbit/s'ye kadar) ve sağlam elektriksel izolasyonu birleştirmesidir. Yüksek bir ortak mod geçici bağışıklık (CMTI) sunarlar; özellikle minimum 15 kV/µs garantili EL0453 varyantı, motor sürücüleri ve anahtarlamalı güç kaynakları gibi gürültülü ortamlar için idealdir. Seri, geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı, uluslararası güvenlik ve çevre standartlarına uyum (UL, cUL, VDE, RoHS, Halojensiz, REACH) ve çeşitli uygulama ihtiyaçlarına uygun farklı akım transfer oranı (CTR) sınıflarında mevcudiyet ile karakterize edilir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Cihazın bu limitlerde veya yakınında sürekli çalıştırılması önerilmez.

• Giriş (LED Tarafı):Maksimum sürekli ileri akım (I_F) 25 mA'dır. Darbe koşullarında (%50 görev döngüsü, 1ms darbe genişliği) 50 mA'lik bir tepe ileri akımını (I_FP) kaldırabilir. Çok kısa darbe süreleri için (≤ 1µs, 300 pps) 1A'lik çok yüksek bir tepe geçici akımına (I_Ftrans) izin verilir. Maksimum ters gerilim (V_R) 5V'dur.
• Çıkış (Dedektör Tarafı):Ortalama çıkış akımı (I_O(AVG)) 8 mA'yi geçmemelidir, tepe çıkış akımı (I_O(PK)) limiti ise 16 mA'dır. Çıkış gerilimi (V_O) -0.5V ile +20V arasında, besleme gerilimi (V_CC) ise -0.5V ile +30V arasında değişebilir.
• İzolasyon ve Termal:Cihazlar, yüksek bir izolasyon gerilimi (V_ISO) sağlar: 3750 V_rms(1 dakika test edilmiştir). Çalışma sıcaklığı aralığı (T_OPR) olağanüstü geniştir: -55°C ila +100°C. Maksimum lehimleme sıcaklığı 10 saniye için 260°C'dir.

2.2 Elektriksel ve Transfer Karakteristikleri

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe, 0°C ila 70°C çalışma sıcaklığı aralığında garanti edilir.

• Giriş Karakteristikleri:LED'in tipik ileri gerilimi (V_F), 16 mA'lik bir ileri akımda (I_F) 1.45V'dur, maksimum değeri 1.8V'dur. İleri gerilimin yaklaşık -1.9 mV/°C'lik negatif bir sıcaklık katsayısı vardır.
• Çıkış Karakteristikleri:Anahtar parametreler arasında, çok düşük olan (sızıntı seviyesi, tipik olarak V_OH=5.5V'da 0.001 µA) Lojik Yüksek Çıkış Akımı (I_CC) ve lojik düşük (I_CCL, ~140 µA) ile lojik yüksek (I_CCH, ~0.01 µA) durumlarındaki besleme akımları yer alır.
• Akım Transfer Oranı (CTR):Bu, optokuplörün verimliliğini tanımlayan kritik bir parametredir. Seri farklı CTR sınıflarında sunulur:
  • EL0500:CTR min %7, maks %50 (tipik test: I_F=16mA, V_O=0.4V).
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:CTR min %19, maks %50 (tipik test: I_F=16mA, V_O=0.4V).
  Belirli koşullarda daha düşük garanti edilen bir CTR (örneğin, V_O=0.5V'da EL0500 için %5, diğerleri için %15) da belirtilmiştir; bu, daha az ideal koşullarda işlevselliği sağlar.
• Lojik Düşük Çıkış Gerilimi (V_OL):Cihaz "AÇIK" durumundayken çıkıştaki maksimum gerilimdir. Tipik olarak 0.18V'dur ve yük akımına (I_O) bağlı olarak 0.4V veya 0.5V'un altında olması garanti edilir.

2.3 Anahtarlama Karakteristikleri

Standart koşullar altında ölçülür (I_F=16mA, V_CC=5V, T_A=0 ila 70°C). Bu parametreler cihazın hızını tanımlar.

• Yayılım Gecikmesi:
  • EL0500:Lojik düşüğe (t_PHL) ve lojik yükseğe (t_PLH) yayılım gecikme süresi, 4.1 kΩ'luk bir yük direnci (R_L) ile maksimum 2.0 µs'dir.
  • EL0501 / EL0452 / EL0453:1.9 kΩ'luk bir yük direnci kullanılarak t_PHLve t_PLHile daha hızlı anahtarlama, maksimum 1.0 µs'dir.
• Ortak Mod Geçici Bağışıklık (CMTI):Bu, cihazın giriş ve çıkış toprakları arasındaki hızlı gerilim geçişlerini reddetme yeteneğini ölçer. İzole sistemlerde gürültü bağışıklığı için çok önemli bir parametredir.
  • EL0453:Üstün performans sunar:minimumCMTI, 1500V tepe-tepe ortak mod geriliminde (V_CM) 15.000 V/µs'dir.
  • EL0500 / EL0501 / EL0452:Vtypical=10V t-t'de tipik 1.000 V/µs CMTI'ye sahiptir._CMCMTI, çıkışın lojik yüksek (CM
  ) ve lojik düşük (CM_H) durumlarında tutulması için ayrı ayrı belirtilir._L3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik elektro-optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Metinde belirli grafikler sağlanmamış olsa da, bu tür cihazlar için standart eğriler genellikle şunları içerir:

Akım Transfer Oranı (CTR) - İleri Akım (I

• ):_FVerimliliğin LED sürme akımıyla nasıl değiştiğini gösterir, genellikle belirli bir ICTR - Ortam Sıcaklığı (T_F.
• ):_ABağlama verimliliğinin sıcaklığa bağımlılığını gösterir; genellikle sıcaklık arttıkça azalır.Yayılım Gecikmesi - Yük Direnci (R
• ):_LAnahtarlama hızının çıkış yükünden nasıl etkilendiğini gösterir.İleri Gerilim (V
• ) - İleri Akım (I_F):_FGiriş LED'i için standart I-V eğrisi.Çıkış Doyma Gerilimi - Çıkış Akımı:
• Fototransistör doyduğunda kollektör-emiter gerilimi ile akım arasındaki ilişkiyi gösterir.Bu eğriler, tasarımcıların devre performansını optimize etmesi, uygun çalışma noktalarını seçmesi ve standart dışı koşullarda cihaz davranışını anlaması için gereklidir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Pin Konfigürasyonu ve Fonksiyonu

Cihaz 8-pinli SOP paketini kullanır. Farklı parça numaralarına karşılık gelen iki ana pin konfigürasyonu vardır:

EL0500 / EL0501 için:

• Bağlantı Yok
  1. Anot (LED +)
  2. 3. Katot (LED -)
  4. Bağlantı Yok5. Toprak (GND)6. Çıkış (V7. Ön Gerilim (V_OUT)) - Bu pin hız artırımı için anahtardır._B8. Besleme Gerilimi (VEL0452 / EL0453 için:_CC)
• Bağlantı Yok
  1. Anot (LED +)
  2. 3. Katot (LED -)
  4. Bağlantı Yok5. Toprak (GND)6. Çıkış (V7. Bağlantı Yok_OUT)8. Besleme Gerilimi (VEL0500/01'deki V_CC)

pini (Pin 7), fotodiyotun harici olarak ön gerilimlenmesine izin verir; bu da yüksek hıza ulaşmanın mekanizmasıdır. EL0452/43 varyantlarında muhtemelen bu ön gerilim ağı dahili olarak yapılandırılmıştır._B5. Uygulama Kılavuzu

5.1 Tipik Uygulama Devreleri

Veri sayfası, anahtarlama süresi ve ortak mod geçici bağışıklığı ölçmek için referans test devreleri içerir (Şekil 8 & 9). Bu devreler uygulama için bir rehber görevi görür:

Anahtarlama Süresi Test Devresi:

• Genellikle, giriş LED'ini bir akım sınırlama direnci üzerinden bir darbe jeneratörü ile sürmeyi içerir. Çıkış, bir çekme direnci (R= belirtildiği gibi 4.1kΩ veya 1.9kΩ) üzerinden V_CC'ye bağlanır ve bir osiloskop ile izlenir. Yayılım gecikmesi, giriş ve çıkış dalga formlarının %50 noktaları arasında ölçülür._LGeçici Bağışıklık Test Devresi:
• Kısa devre edilmiş giriş pinleri (1-4) ile kısa devre edilmiş çıkış pinleri (5-8) arasına yüksek gerilimli, hızlı yükselen bir ortak mod darbesi (V) uygulamayı içerir. Çıkış durumu, geçici durum nedeniyle yanlış tetiklenmediğinden emin olmak için izlenir._CM5.2 Tasarım Hususları

LED Akım Sınırlama:

• İleri akımı (I) ayarlamak için giriş LED'i ile seri olarak harici bir direnç kullanılmalıdır. Değer, besleme gerilimi, LED'in ileri gerilimi (V_F) ve istenen I_F(genellikle optimum hız/CTR için 16 mA) temel alınarak hesaplanır._FÇıkış Yük Direnci (R
• ):_LÇekme direnci seçimi, anahtarlama hızını, güç tüketimini ve lojik seviyeleri etkiler. Daha küçük bir Rdaha hızlı yükselme süreleri sağlar ancak çıkış düşükken güç dağılımını artırır. Veri sayfası, EL0500 için R_L=4.1kΩ ve diğerleri için 1.9kΩ ile test koşullarını belirtir._LGürültü Bağışıklığı:
• Elektriksel olarak gürültülü ortamlardaki uygulamalar için (motor sürücüleri, endüstriyel kontroller), yüksek garanti edilen CMTI'si nedeniyle EL0453 varyantını seçmek kritiktir. Kısa izler ve cihaz pinlerine yakın bağlantı kapasitörleri ile uygun PCB düzeni de gereklidir.CTR Bozulması:
• Tüm optokuplörler gibi, bu cihazların CTR'si de zamanla, özellikle yüksek sıcaklıklarda ve yüksek LED akımlarında çalıştırıldığında, kademeli olarak azalacaktır. Tasarım, ürünün öngörülen ömrü boyunca devre işlevselliğini sağlamak için yeterli marj içermelidir.6. Teknik Karşılaştırma ve Seçim Kılavuzu

EL045X/EL050X serisi, farklı ihtiyaçlara yönelik bir dizi seçenek sunar:

EL0500 vs. EL0501 / EL0452 / EL0453:

• Temel fark Akım Transfer Oranı'dır (CTR). EL0500 daha düşük minimum CTR'ye sahiptir (%7'ye karşı %19), bu da giriş sürme akımının daha yüksek olabileceği uygulamalar için uygun kılar. Diğerleri daha yüksek hassasiyet sunar.EL0453 vs. Diğerleri:
• EL0453,garanti edilen minimum15 kV/µs Ortak Mod Geçici Bağışıklığı nedeniyle öne çıkar. Bu, anahtarlamalı güç kaynağı geri besleme döngüleri veya motor sürücü inverter kapı sürücüleri gibi gerilim sivrilerinin yaygın olduğu yüksek gürültülü izolasyon uygulamaları için tercih edilen seçimdir. Diğer varyantlar tipik 1000 V/µs CMTI belirtir.Pin Konfigürasyonu:
• EL0500/01 aktif bir Vpinine (7) sahipken, EL0452/43'te bu NC'dir. Bu, hız optimizasyonu için dahili mimari farklılıkları yansıtır._BSeçim Özeti:

En yüksek gürültü bağışıklığı için EL0453'ü seçin. Daha yüksek hassasiyet ve standart hız için EL0501/EL0452'yi seçin. Daha düşük CTR'nin kabul edilebilir olduğu ve sürme akımının kısıt olmadığı maliyet duyarlı uygulamalar için EL0500'ü seçin.7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Cihazlar, üretim ihtiyaçlarına uygun farklı paketleme seçeneklerinde mevcuttur.

Standart Paketleme:

• Tüp başına 100 adet.Şerit ve Makara Seçenekleri:
• TA veya TB makara tiplerinde mevcuttur, makara başına 2000 adet içerir. Bu, otomatik yüzey montajı için uygundur.VDE Seçeneği:
• Parçalar VDE sertifikası ile sipariş edilebilir ("-V" soneki ile gösterilir).Parça Numaralandırma:
• Parça numarası şu formattadır: EL050X(Z)-V veya EL045X(Z)-V, burada:X = Cihaz numarası (EL050x için 0,1; EL045x için 2,3).
  • Z = Şerit & Makara seçeneği (TA, TB veya tüp için boş).
  • -V = İsteğe bağlı VDE sertifikasyonu.
  • Örnek: EL0453(TA)-V, VDE onaylı TA şerit ve makara paketlemesinde bir EL0453 cihazını belirtir.
  8. Çalışma Prensibi

Cihaz, elektriksel izolasyon için optik bağlama prensibiyle çalışır. Giriş tarafına uygulanan bir elektriksel sinyal, kızılötesi LED'in akımla orantılı olarak ışık yaymasına neden olur. Bu ışık, yalıtkan bir boşluktan (genellikle şeffaf bir dielektrik) geçer ve çıkış tarafındaki fotodedektöre çarpar. Bu seride dedektör, yüksek hızlı bir transistörün bazına bağlı ışığa duyarlı bir diyottur. Ayrı ön gerilim pini (bazı varyantlarda V

), fotodiyotun ön gerilimlenmesine izin vererek birleşim kapasitansını en aza indirir. Işık fotodiyota çarptığında, transistörün bazını doğrudan süren ve onu açan bir akım üretir. Bu tasarım, standart bir fototransistörün baz-kollektör birleşimiyle ilişkili büyük Miller kapasitansından kaçınarak, 1 Mbit/s'ye kadar çok daha hızlı anahtarlama hızları sağlar. Optik yol, galvanik izolasyon sağlayarak yüksek gerilimleri (3750 V_Brms_{'ye kadar) engeller ve giriş ve çıkış devreleri arasındaki ortak mod gürültüsünü reddeder.}9. Uygulama Senaryoları

Anahtarlamalı Güç Kaynağı (SMPS) Geri Besleme Döngüleri:

• İkincil taraftan birincil taraf kontrolörüne izole gerilim geri beslemesi sağlamak; hem döngü kararlılığı için hız hem de anahtarlama gürültüsüne dayanmak için yüksek CMTI gerektirir.Motor Sürücü İnverter İzolasyonu:
• Değişken frekanslı sürücülerde IGBT'ler veya MOSFET'ler için kapı sürme sinyallerini izole etmek. EL0453'ün yüksek CMTI'si, yüksek dv/dt geçişlerinden kaynaklanan yanlış tetiklemeyi önlemek için burada çok önemlidir.Endüstriyel İletişim Arayüzleri:
• İzole RS-485, CAN veya Profibus ağları için hat alıcıları olarak hareket etmek, hassas lojik devreleri toprak döngülerinden ve dalgalanmalardan korumak.Telekomünikasyon Ekipmanları:
• Hat kartlarında veya arayüz modüllerinde sinyal izolasyonu sağlamak.Düşük Hızlı Fototransistör Kuplörlerinin Yerine Kullanım:
• Mevcut tasarımları, kart ayak izini değiştirmeden (SO-8 uyumlu) daha yüksek veri hızlarına yükseltmek.Ev Aleti Kontrolü:
• Kullanıcı arayüzü mikrodenetleyicilerini güç anahtarlama bölümlerinden izole etmek (örneğin, çamaşır makineleri, klimalar).10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: EL0500 ve EL0501 arasındaki temel fark nedir?

C1: Temel fark, garanti edilen minimum Akım Transfer Oranı'dır (CTR). EL0500, EL0501'e (%19) kıyasla daha düşük minimum CTR'ye sahiptir (%7, belirtilen koşullarda). Bu, EL0501'in daha hassas olduğu ve aynı çıkışı elde etmek için biraz daha düşük giriş LED akımıyla çalışabileceği anlamına gelir, ancak EL0500, daha yüksek sürme akımları için tasarlanmış devrelerde yeterli ve daha uygun maliyetli olabilir.

S2: EL0453 varyantını ne zaman özellikle seçmeliyim?

C2: Uygulamanız, izole topraklar arasında çok yüksek elektriksel gürültü ve hızlı gerilim geçişlerinin olduğu bir ortamda çalıştığında EL0453'ü seçmelisiniz. Onun

garanti edilen minimum15 kV/µs Ortak Mod Geçici Bağışıklığı, motor sürücüleri, yüksek güçlü anahtarlamalı güç kaynakları veya diğer varyantların yanlış anahtarlama yaşayabileceği endüstriyel kontrol sistemlerinde güvenilir çalışma için çok önemlidir.S3: LED akım sınırlama direnci (R

seri_{) değerini nasıl seçerim?}C3: Ohm kanununu kullanın: R

seri_{= (V}besleme_{- V}) / I_F. V_FLED ileri gerilimidir (tasarım marjı için maksimum 1.8V kullanın). I_Fistenen çalışma akımınızdır (optimum performans için yaygın bir test koşulu 16 mA'dır). 5V besleme için: R_Fseri_{≈ (5V - 1.8V) / 0.016A ≈ 200 Ω. Dirençteki güç dağılımını her zaman kontrol edin.}S4: Bu foto kuplörleri analog sinyal izolasyonu için kullanabilir miyim?

C4: Mümkün olsa da, transistör çıkışları ve doğrusal olmayan CTR karakteristikleri nedeniyle öncelikle dijital (açık/kapalı) sinyal izolasyonu için tasarlanmışlardır. Doğrusal analog izolasyon için, özel bir doğrusal optokuplör veya bir izolasyon amplifikatörü daha uygun bir seçim olacaktır.

S5: EL0500/01'deki V

pininin amacı nedir?_BC5: V

pini, dahili fotodiyota bir ön gerilim uygulamak için kullanılır. Fotodiyotun uygun şekilde ön gerilimlenmesi, birleşim kapasitansını azaltır; bu da önemli bir hız sınırlayıcı faktördür. Bu harici ön gerilim ağı, basit fototransistör kuplörlere kıyasla bu cihazların yüksek hızlı performansını (1 Mbit/s) mümkün kılar._Bpin is used to apply a bias voltage to the internal photodiode. Properly biasing the photodiode reduces its junction capacitance, which is a major speed-limiting factor. This external bias network is what enables the high-speed performance (1 Mbit/s) of these devices compared to simple phototransistor couplers.