8-Pin DIP Geniş Gövdeli Yüksek Hızlı 1Mbit/s Transistör Fotokuplör ELW135 ELW136 ELW4503 Teknik Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakış

ELW135, ELW136 ve ELW4503, hızlı sinyal izolasyonu gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek hızlı transistör çıkışlı fotokuplörlerdir (optoizolatörler). Her cihaz, yüksek hızlı bir fotodedektör transistörüne optik olarak bağlanmış bir kızılötesi yayan diyot entegre eder. Önemli bir mimari özellik, fotodiyot öngerilimi ve çıkış transistörünün kollektörü için ayrı bağlantı sağlanmasıdır. Bu tasarım, giriş transistörünün baz-kollektör kapasitansını azaltarak anahtarlama hızını önemli ölçüde artırır ve geleneksel fototransistör kuplörlerinden birkaç kat daha iyi performans sunar. Cihazlar, hem delikli montaj (geniş bacak aralıklı) hem de yüzey montaj (SMD) seçenekleriyle mevcut olan, geniş gövdeli 8-pinli Çift Sıralı Paket (DIP) içinde yer alır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu ürün ailesinin birincil avantajı, yüksek hız (1 Mbit/s veri hızı) ve sağlam izolasyon (5000 V_rms) kombinasyonudur. Bu, onları modern dijital sistemlerde daha yavaş fototransistör kuplörlerinin yerini almak için uygun kılar. -55°C ila +100°C arasında geniş bir sıcaklık aralığında güvenilir bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmışlardır ve 0°C ila 70°C arasında garantili performans sunarlar. Temel hedef uygulamalar arasında iletişim arayüzlerindeki hat alıcıları, motor sürücü devrelerindeki güç transistörleri için izolasyon, anahtarlamalı güç kaynaklarında (SMPS) geri besleme döngüleri, yüksek hızlı mantık toprak izolasyonu, telekomünikasyon ekipmanları ve çeşitli ev aletleri bulunur. Cihazlar kurşunsuz ve RoHS direktiflerine uyumludur ve UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO ve FIMKO gibi önde gelen uluslararası güvenlik kuruluşlarından onaylara sahiptir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, teknik veri sayfasında belirtilen elektriksel ve performans parametrelerinin objektif bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bunlar çalışma koşulları değildir.

• Giriş (LED):Sürekli ileri akım (I_F) 25 mA olarak derecelendirilmiştir. Darbe çalışması için, %50 görev döngüsü ve 1ms darbe genişliğinde 50 mA'lik bir tepe ileri akım (I_FP) izin verilir. Düşük tekrarlama oranlarında (300 pps) çok kısa darbe süreleri (≤1μs) için 1A'lik çok yüksek bir tepe geçici akım (I_Ftrans) mümkündür; bu, dalgalanma dayanım testleri için kullanışlıdır. LED üzerindeki maksimum ters voltaj (V_R) 5V'dur.
• Çıkış (Fototransistör):ELW135/136 için, emitör-baz ters voltajı (V_EBR) 5V'dur ve baz akımı (I_B) 5 mA ile sınırlıdır—eğer baz pini harici olarak kullanılıyorsa bu önemlidir. Ortalama çıkış akımı (I_O(AVG)) 8 mA'dir, tepe değeri (I_O(PK)) ise 16 mA'dir. Çıkış voltajı (V_O), çıkış toprağına göre -0.5V ila +20V arasında değişebilir.
• Sistem:Çıkış tarafı için besleme voltajı (V_CC) -0.5V ila +30V aralığında olabilir. İzolasyon voltajı (V_ISO), giriş ve çıkış tarafları arasında (pin 1-4 kısa devre vs. pin 5-8 kısa devre) bir dakika boyunca uygulanan 5000 V_rms'dir. Cihaz, 260°C'de 10 saniyeye kadar lehimlenebilir.

2.2 Elektriksel ve Transfer Karakteristikleri

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe, çalışma sıcaklık aralığında (0°C ila 70°C) garanti edilir ve tipik değerler 25°C'de verilmiştir.

• Giriş LED'i:İleri voltaj (V_F), I_F=16mA'de tipik olarak 1.45V'dur, maksimum 1.8V'dur. Yaklaşık -1.9 mV/°C'lik negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir.
• Çıkış Karanlık Akımı:Mantık yüksek çıkış akımı (I_OH), temelde fototransistörün kaçak veya "karanlık" akımıdır, çok düşüktür (V_CC=15V, 25°C'de maks. 1 µA), iyi KAPALI durum izolasyonu sağlar.
• Besleme Akımı:Mantık düşük besleme akımı (I_CCL), LED açıkken (I_F=16mA) tipik olarak 110 µA'dır, mantık yüksek besleme akımı (I_CCH) ise LED kapalıyken tipik olarak 0.01 µA'dır.
• Akım Transfer Oranı (CTR):Bu, optokuplörün verimliliğini tanımlayan kritik bir parametredir. ELW135'in CTR aralığı %7 ila %50'dir (min. ila maks.), ELW136 ve ELW4503'ün aralığı ise %19 ila %50'dir. Test koşulu, 25°C'de I_F=16mA, V_O=0.4V, V_CC=4.5V'dur. Teknik veri sayfası ayrıca, biraz farklı bir koşul altında (V_O=0.5V) ELW135 için %5 ve ELW136/ELW4503 için %15 minimum CTR değerleri belirtir; bu, tasarım marjı için önemlidir.
• Mantık Düşük Çıkış Voltajı (V_OL):Bu, çıkış transistörünün doyum voltajını belirtir. I_O=1.1mA ile ELW135 için, V_OLtipik olarak 0.18V'dur (maks. 0.4V). I_O=3mA ile ELW136/ELW4503 için, V_OLtipik olarak 0.25V'dur (maks. 0.4V). Bu düşük değerler, dijital mantık arayüzlerinde iyi gürültü marjları elde etmek için çok önemlidir.

2.3 Anahtarlama Karakteristikleri

Anahtarlama performansı, I_F=16mA ve V_CC=5V ile ölçülür. Yük direnci (R_L) değeri, modeller arasında CTR ve çıkış sürme kapasitelerine uyacak şekilde farklılık gösterir.

• Yayılma Gecikmesi:
  • ELW135:Mantık düşüğe yayılma gecikme süresi (t_PHL), R_L=4.1 kΩ ile tipik olarak 0.36 µs'dir (maks. 2.0 µs). Mantık yükseğe yayılma gecikme süresi (t_PLH) tipik olarak 0.45 µs'dir (maks. 2.0 µs).
  • ELW136 / ELW4503:Bu daha hızlı varyantlar, R_PHL=1.9 kΩ ile tipik olarak t_PLH=0.32 µs (maks. 1.0 µs) ve t_L=0.25 µs (maks. 1.0 µs) değerlerine sahiptir.
• Ortak Mod Geçici Bağışıklığı (CMTI):Bu, cihazın giriş ve çıkış toprakları arasındaki hızlı voltaj geçişlerini reddetme yeteneğini ölçer. V/µs cinsinden belirtilir.
  • ELW135/136:Her ikisi de hem yüksek hem de düşük çıkış durumları için minimum 1000 V/µs CMTI'ye sahiptir, 10V_p-portak mod darbesi ile test edilmiştir.
  • ELW4503:Bu model, çok daha büyük 1500V_p-pdarbesi ile test edilen minimum 15,000 V/µs CMTI ile üstün gürültü bağışıklığı sunar. Bu, onu motor sürücüleri gibi yüksek gürültülü ortamlar için özellikle uygun kılar.

3. Pin Konfigürasyonu ve Fonksiyonel Farklılıklar

8-pin DIP paketi, cihaz türleri arasında anahtar bir varyasyonla standartlaştırılmış bir pin düzenine sahiptir.

• Pin 1 & 4:Tüm modellerde Bağlantı Yok (NC).
• Pin 2 & 3:Sırasıyla giriş LED'inin Anot ve Katodu.
• Pin 5:Çıkış tarafı için Toprak (GND).
• Pin 6:Çıkış voltajı (V_OUT), fototransistörün kollektörü.
• Pin 7:Bu pin farklılık gösterir.ELW135 ve ELW136için, fotodiyot öngerilim voltajıdır (V_B). Bu pini bağlamak, yüksek hızlı çalışmayı elde etmek için gereklidir.ELW4503için, Pin 7 Bağlantı Yok'tur (NC). Yüksek hızlı öngerilim muhtemelen ELW4503'te dahili olarak yönetilir.
• Pin 8:Çıkış tarafı için besleme voltajı (V_CC).

Şematik diyagramlar dahili bağlantıyı gösterir: fotodiyot (transistörün bazını süren), Pin 7 (V_B) ve Pin 6 (V_OUT/Kollektör) arasına bağlanmıştır. Fototransistörün emitörü Pin 5'e (GND) bağlıdır.

4. Uygulama Önerileri

4.1 Tipik Uygulama Devreleri

Bu fotokuplörler, dijital sinyal izolasyonu için idealdir. Tipik bir devre, giriş LED'ini bir akım sınırlama direnci ile seri olarak bir mikrodenetleyici veya mantık kapısı çıkışına bağlamayı içerir. Çıkış tarafında, bir çekme direnci (R_L), V_CC(Pin 8) ve V_OUT(Pin 6) arasına bağlanır. R_L'nin değeri, istenen anahtarlama hızı, çıkış akımı ve cihazın CTR'sine göre, teknik veri sayfası tablolarında belirtildiği gibi seçilmelidir (örn., anahtarlama testleri için ELW135 için 4.1 kΩ, ELW136/4503 için 1.9 kΩ). ELW135/136 için, Pin 7 (V_B) bağlanmalıdır, genellikle hız ve hassasiyet arasındaki tercihe bağlı olarak bir direnç üzerinden veya doğrudan V_CC'ye bağlanır.

4.2 Tasarım Hususları ve Notlar

• Hız vs. CTR Dengesi:Ayrı baz bağlantısı (Pin 7), fotodiyot öngerilimini ayarlayarak bazı CTR'den daha yüksek hız için fedakarlık yapmaya izin verir. Teknik veri sayfası anahtarlama özellikleri belirli bir koşul için verilmiştir.
• Model Seçimi:Genel amaçlı, maliyet duyarlı 1Mbit/s uygulamaları için ELW135'i seçin. ELW136, daha fazla çıkış akımı sürme gerektiren tasarımlarda daha iyi marj için daha yüksek minimum CTR sunar. ELW4503, olağanüstü 15,000+ V/µs CMTI'si nedeniyle son derece yüksek elektriksel gürültüye sahip ortamlar (örn., endüstriyel motor kontrolleri, güç invertörleri) için premium seçimdir.
• Güç Dağılımı:Ortam sıcaklığını göz önünde bulundurarak, giriş gücünün (I_F* V_F) 45 mW'ı ve çıkış gücünün 100 mW'ı aşmadığından emin olun.
• İzolasyon için Yerleşim:Yüksek izolasyon derecesini korumak için, PCB üzerinde giriş tarafı izleri (pin 1-4) ve çıkış tarafı izleri (pin 5-8) arasında yeterli kaçak yolu ve hava aralığı mesafeleri sağlayın. Cihazın altındaki PCB'de bir yuva veya bariyer kullanılması genellikle önerilir.

5. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Cihazlar, parça numarasındaki bir sonekle gösterilen farklı paketleme seçeneklerinde mevcuttur.

Parça Numarası Formatı:ELW13XY(Z)-Vveya ELW4503Y(Z)-V

• X= Parça numarası tanımlayıcısı (ELW135 için 5, ELW136 için 6).
• Y= Bacak formu seçeneği: yüzey montaj bacak formu için 'S', standart DIP için boş.
• Z= Şerit ve makara seçeneği: 'TA' veya 'TB', tüp paketleme için boş.
• V= İsteğe bağlı VDE onay işareti.

Paketleme Miktarları:Standart DIP-8 paketleri, 40 birim içeren tüplerde tedarik edilir. Şerit ve makaralı yüzey montaj seçeneği ('S(TA)'), 500 birim içeren makaralarda tedarik edilir.

6. Teknik Karşılaştırma ve SSS

6.1 Modeller Arasındaki Farklılıklar

Birincil farklılaştırıcılar Akım Transfer Oranı (CTR) ve Ortak Mod Geçici Bağışıklığı (CMTI)'dir. ELW135 en düşük garantili CTR'ye (%7-50) sahiptir, ELW136 daha yüksek minimum CTR'ye (%19-50) sahiptir ve ELW4503, ELW136'nın CTR'si ile eşleşir ancak çok daha üstün bir CMTI derecesi ekler (>15 kV/µs vs. 1 kV/µs). ELW4503 ayrıca Pin 7'yi NC olarak kullanır, bu da Pin 7'ye bağlantı gerektiren ELW135/136'ya kıyasla harici devreyi basitleştirir.

6.2 Parametrelere Dayalı Sıkça Sorulan Sorular

• S: Elde edilebilir maksimum veri hızı nedir?C: Cihazlar, yayılma gecikmesi özelliklerine dayanarak 1 Mbit/s çalışma için karakterize edilmiştir. Gerçek maksimum hız, R_Lve giriş sürme koşulları dahil olmak üzere spesifik devre tasarımına bağlıdır.
• S: 3.3V V_CC?C: Elektriksel karakteristikler V_CC=4.5V ve 5V ile test edilmiştir. Mutlak Maks. değer -0.5V'a kadar izin verse de, 3.3V'da çalışma mümkün olabilir ancak performans (V_OLve anahtarlama süreleri gibi) sağlanan teknik veri sayfasında tam olarak karakterize edilmediğinden, gerçek daha düşük V_CCkoşulu altında doğrulanmalıdır.
• S: ELW135/136 için Pin 7 (V_BC: Pin 7'yi bağlamak, fotodiyot/baz bağlantısındaki yükü hızla boşaltmak için düşük empedanslı bir yol sağlar, Miller kapasitans etkisini büyük ölçüde azaltır ve yüksek hızlı anahtarlamayı mümkün kılar. Bağlantısız bırakmak, yavaş geleneksel bir fototransistör kuplörüne benzer bir performansla sonuçlanacaktır.S: Tasarımımda 5000V
• rms_{izolasyonunu nasıl sağlarım?}C: Bileşenin kendisi bunun için derecelendirilmiştir. Sistem tasarımcısı, bileşen gövdesi altı dahil olmak üzere tüm giriş ve çıkış devreleri arasında PCB yerleşiminin yeterli kaçak yolu/hava aralığı (örn., bu voltaj seviyesinde güvenlik standartlarına göre takviyeli izolasyon için >8mm) koruduğundan emin olmalıdır.7. Çalışma Prensibi

Temel prensip optoelektronik izolasyondur. Giriş LED'ine uygulanan bir elektrik sinyali, kızılötesi ışık yaymasına neden olur. Bu ışık, paket içinde optik olarak şeffaf ancak elektriksel olarak yalıtkan bir bariyerden (genellikle bir kalıp bileşiği veya hava boşluğu) geçer. Işık, çıkış tarafındaki bir fotodiyot tarafından algılanır ve bir fotodiyot akımı üretir. Bu yüksek hızlı cihazlarda, bu fotodiyot akımı entegre bir bipolar transistörün bazını doğrudan modüle eder. Yüksek hızın anahtarı, fotodiyota ayrı erişimdir (ELW135/136'da Pin 7), bu da fotodiyot kapasitansının hızlı bir şekilde şarj/deşarj edilmesine izin verir, transistördeki depolama süresini en aza indirir ve böylece yayılma gecikmesini ve yükselme/düşme sürelerini azaltır.

The fundamental principle is optoelectronic isolation. An electrical signal applied to the input LED causes it to emit infrared light. This light traverses an optically transparent but electrically insulating barrier (typically a mold compound or air gap) within the package. The light is detected by a photodiode on the output side, which generates a photocurrent. In these high-speed devices, this photocurrent directly modulates the base of an integrated bipolar transistor. The key to high speed is the separate access to the photodiode (Pin 7 on ELW135/136), which allows the photodiode capacitance to be charged/discharged quickly, minimizing the storage time in the transistor and thus reducing propagation delay and rise/fall times.