5引脚SOP封装高速10Mbit/s逻辑门光耦合器ELM6XX系列数据手册

1. 产品概述
1.1 核心优势与目标市场
2. 深入技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
2.2 电气特性
2.2.1 输入特性（IRED侧）
2.2.2 输出与传输特性
2.3 开关特性
3. 机械与封装信息
4. 焊接与组装指南
5. 包装与订购信息
6. 应用建议与设计考量
6.1 典型应用电路
6.2 关键设计注意事项
7. 技术对比与差异化
8. 常见问题解答（基于技术参数）
9. 实际应用案例分析
10. 工作原理
11. 技术趋势

1. 产品概述

ELM6XX系列是一族专为严苛数字隔离应用设计的高性能、高速逻辑门光耦合器。这些器件集成了一个红外发射二极管，该二极管通过光学方式耦合至一个带有逻辑门输出级的高速集成光电探测器，并具备可触发输出能力。它们采用紧凑的5引脚小外形封装（SOP），符合行业标准封装尺寸，便于轻松集成到现有设计和PCB布局中。

该元件的核心功能是在传输数字逻辑信号的同时，为两个电路之间提供电气隔离。这种隔离对于消除地环路、保护敏感逻辑电路免受系统中其他部分存在的电压尖峰和噪声影响，以及确保具有高共模电压应用的安全性至关重要。

1.1 核心优势与目标市场

ELM6XX系列具备多项关键优势，使其适用于现代电子系统。其10 Mbit/s的高速能力使其可用于快速数据通信接口。该器件保证在-40°C至+85°C的宽工作温度范围内性能稳定，确保在工业和汽车环境中的可靠性。高达3750 V_有效值的隔离电压提供了强大的保护。此外，该系列符合主要的环境和安全标准，包括无卤、无铅、符合RoHS，并获得UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO和FIMKO认证。

主要目标市场和应用包括：

工业自动化：用于将PLC I/O、电机驱动器和传感器接口与控制逻辑隔离。
电信与数据传输：用于线路接收器和数据复用系统，以消除噪声。
电力电子：作为开关电源反馈回路中脉冲变压器的可靠替代品。
计算机外围设备：用于具有不同地电位的系统之间的接口。
通用数字接口：用于逻辑系列（如LSTTL、TTL和5V CMOS）之间的电平转换和隔离。

2. 深入技术参数分析

本节对数据手册中规定的关键电气和性能参数提供详细、客观的解读。理解这些参数对于正确的电路设计和确保可靠运行至关重要。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非工作条件。

输入正向电流（I_F）：50 mA。超过此电流可能会损坏内部红外发射二极管（IRED）。
输入反向电压（V_R）：5 V。IRED对反向偏压敏感；必须严格遵守此限制。
电源电压（V_CC）和输出电压（V_O）：7.0 V。这定义了可施加到输出侧电源和输出引脚的最大电压。
隔离电压（V_ISO）：3750 V_有效值，持续1分钟。这是一个关键的安全参数，测试时将输入引脚（1，3）短接在一起，输出引脚（4，5，6）短接在一起。它验证了内部绝缘屏障的介电强度。
工作与存储温度：器件额定工作温度为-40°C至+85°C，存储温度为-55°C至+125°C。
焊接温度：260°C，持续10秒。这对于使用回流焊的PCB组装工艺非常重要。

2.2 电气特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的性能（除非注明，T_A= -40°C 至 85°C）。

2.2.1 输入特性（IRED侧）

正向电压（V_F）：典型值1.45V，在I_F=10mA时最大为1.8V。此值用于计算输入侧所需的限流电阻。
V_F:的温度系数：
约-1.9 mV/°C。正向电压随温度升高而略有下降。_IN输入电容（C）：

典型值70 pF。这会影响输入电路的高频响应和驱动要求。

2.2.2 输出与传输特性 I_CCH电源电流：_CCL（输出高电平）典型值为6.0 mA，I_CC（输出低电平）在V
=5.5V时典型值为7.5 mA。这些值决定了输出侧的功耗。_OH高电平输出电流（I）：
当输出为高电平时，可提供非常小的电流（典型值2.1 µA）。该器件设计用于驱动高阻抗CMOS输入，而非提供大电流。_OL低电平输出电压（V）：
典型值0.4V，在灌入13mA电流时最大为0.6V。这定义了一个稳定的逻辑“0”电平。_FT输入阈值电流（I）：_OL典型值2.4 mA，最大值5 mA。这是在规定的负载条件下，保证输出切换到有效低电平（V

≤ 0.6V）所需的最小输入电流。这是确保抗噪能力的关键参数。

2.3 开关特性_CC这些参数定义了光耦合器的动态性能，在标准条件下测量（V_F=5V，I_L=7.5mA，C_L=15pF，R

=350Ω）。_PHL传播延迟（t_PLH， t）：_PLH从输入电流转换的50%点到输出电压转换的对应点的时间。t_PHL（到高电平）典型值为50 ns，t
（到低电平）典型值为41 ns，两者最大值均为100 ns。这些延迟限制了最大数据速率。_PHL脉冲宽度失真（|t_PLH– t|）：
典型值9 ns，最大值35 ns。这种上升/下降延迟的不对称性会在高频下使输出脉冲变窄。_r上升/下降时间（t_f， t）：
输出上升时间典型值为40 ns，下降时间典型值为10 ns。更快的边沿通常对信号完整性更有利。共模瞬态抗扰度（CMH， CML）：_{这是隔离器件的一个关键参数。它衡量输出状态对跨越隔离屏障的快速电压瞬变的抗扰能力。例如，ELM601可以承受5，000 V/µs的dV/dt和50V峰峰值的共模信号而不会错误改变状态。ELM611提供更高的抗扰度（在1000V}峰峰值

下为20，000 V/µs）。

3. 机械与封装信息

器件采用5引脚小外形封装（SOP）。引脚配置如下：引脚1：
输入IRED的阳极。引脚2：
未连接（NC）。引脚3：
输入IRED的阴极。引脚4：
输出侧的地（GND）。引脚5：_OUT输出电压（V
）。引脚6：_CC输出侧的电源电压（V

）。

数据手册包含详细的封装尺寸图（毫米单位），设计PCB焊盘时必须参考。还提供了表面贴装组装的推荐焊盘布局，以确保可靠的焊接和机械稳定性。

4. 焊接与组装指南

正确的处理和组装对于可靠性至关重要。器件额定最高焊接温度为260°C，持续10秒，这符合标准的无铅回流焊温度曲线（例如，IPC/JEDEC J-STD-020）。

关键注意事项：
使用推荐的焊盘布局，以防止回流焊期间的立碑或错位。
遵守规定的温度曲线，以避免对内部芯片和塑料封装造成热损伤。
在处理过程中遵循标准的ESD（静电放电）预防措施，因为器件包含敏感的半导体元件。

根据存储温度额定值（-55°C至+125°C），将器件存放在干燥、受控的环境中。

5. 包装与订购信息

ELM6XX系列提供不同的包装选项以满足生产需求：标准选项（无）：
器件以防静电管包装，每管100个。卷带包装选项（TA/TB）：

器件以卷带形式提供，适用于自动贴片组装，每卷3000个。“TA”和“TB”可能指不同的卷盘尺寸或卷带规格。零件编号系统：

ELM6XX(Z)-VXX：
具体零件号（00、01或11）。这些区分不同型号，可能基于共模瞬态抗扰度等级（例如，ELM600、ELM601、ELM611）。Z：
卷带包装选项（TA、TB，或无表示管装）。V：

可选的VDE认证标记。

6. 应用建议与设计考量

6.1 典型应用电路_OUT主要应用是数字信号隔离。典型电路包括一个与输入IRED串联的限流电阻，连接到逻辑信号。输出引脚（V_CC）通过一个上拉电阻（R_L）连接到V_L，并驱动接收逻辑门的输入。R

的值（例如350Ω）和负载电容会影响开关速度。

6.2 关键设计注意事项输入电流：_F确保输入电流（I_FT）达到或超过最大输入阈值电流（I_F），以保证输出低电平，但不超过绝对最大额定值。典型工作I
通常为7.5mA至10mA。抗噪能力：
对于噪声环境，选择具有更高共模瞬态抗扰度的型号（ELM601或ELM611），以适应应用中预期的噪声水平。电源去耦：_CC在输出侧的V
和GND引脚附近使用旁路电容（例如0.1 µF），以确保稳定运行并最小化开关噪声。真值表：

该器件作为同相缓冲器工作。输入为逻辑高电平（H）（IRED导通）时，输出产生逻辑低电平（L）。输入为逻辑低电平（L）（IRED关断）时，输出产生逻辑高电平（H）（由于上拉电阻）。

7. 技术对比与差异化

与标准的4N25/4N35系列光耦合器相比，ELM6XX系列提供了显著更高的速度（10 Mbit/s对比约100 kbit/s）和更优的共模抑制能力。其逻辑门输出提供干净的数字波形，无需光晶体管输出通常需要的额外施密特触发器电路。5引脚SOP封装比旧的DIP封装更紧凑。ELM6XX系列内部的关键差异化在于分级的共模瞬态抗扰度，允许设计人员根据其特定的噪声环境选择合适的成本/性能等级。

8. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：使用此光耦合器可以实现的最大数据速率是多少？

A：典型的传播延迟允许达到规定的10 Mbit/s数据速率。然而，由于脉冲宽度失真以及接收逻辑的建立/保持时间，系统中实际的最大可靠速率会更低。保守的设计可能以5-8 Mbit/s为目标。

Q2：如何在ELM600、ELM601和ELM611之间选择？

A：选择主要基于所需的共模瞬态抗扰度（CMTI）。对于低噪声的基本隔离，使用ELM600。ELM601（5，000 V/µs）适用于工业电机驱动和电源应用。ELM611（20，000 V/µs）适用于高噪声环境，如大功率逆变器。

Q3：我可以用这个器件直接驱动LED或继电器吗？_OHA：不能。输出设计用于驱动高阻抗CMOS或TTL逻辑输入。其电流源/灌电流能力有限（I_OL非常低，I

规定为13mA）。要驱动更高电流的负载，需要额外的缓冲器或晶体管级。_LQ4：我应该使用多大值的上拉电阻（R

）？_LA：数据手册规定了R

=350Ω的测试条件。这是一个很好的起点。较小的电阻将提供更快的上升时间，但会增加功耗和输出电流。较大的电阻将节省功耗，但会减慢上升时间。选择该值时必须考虑负载电容和所需速度。

9. 实际应用案例分析

场景：将微控制器UART与RS-485收发器隔离。_OUT在一个工业传感器节点中，一个3.3V微控制器的UART TX线需要与连接到噪声较大的长距离总线的5V RS-485收发器隔离。可以使用ELM601来实现此目的。微控制器引脚通过一个限流电阻（例如，（3.3V - 1.45V）/7.5mA ≈ 247Ω）驱动IRED。输出侧由RS-485收发器的5V电源轨供电。V

引脚通过一个350Ω电阻上拉至5V，直接连接到RS-485 IC的驱动器输入（DI）引脚。此设置切断了敏感微控制器与噪声总线之间的地连接，保护微控制器免受总线引起的瞬态影响，并处理从3.3V到5V的逻辑电平转换。ELM601的高CMTI确保尽管总线上有噪声，数字信号仍能保持完整。

10. 工作原理

该器件基于光电转换原理工作。施加到输入侧（引脚1和3）的电流使红外发射二极管（IRED）发光。该光穿过内部透明的隔离屏障（通常是模塑塑料间隙）。在输出侧，一个单片硅光电探测器集成电路接收此光。该IC包含一个光电二极管、一个高增益放大器和一个逻辑门输出级（可能是图腾柱或类似结构）。放大器将光电流转换为电压，逻辑级对其进行缓冲并输出为干净的数字信号。提到的“可触发输出”功能可能指的是可以保持输出状态的内部锁存器或使能功能，但具体细节需要完整的内部原理图。

11. 技术趋势₂数字隔离的趋势是向更高速度、更低功耗、更小封装和更高集成度发展。虽然像ELM6XX这样的光耦合器在许多应用中仍然表现出色，但基于电容（使用SiO

LED规格术语详解

LED技术术语完整解释

一、光电性能核心指标

术语	单位/表示	通俗解释	为什么重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦电能发出的光通量，越高越节能。	直接决定灯具的能效等级与电费成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源发出的总光量，俗称"亮度"。	决定灯具够不够亮。
发光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。	影响光照范围与均匀度。
色温（CCT）	K（开尔文），如2700K/6500K	光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
显色指数（CRI / Ra）	无单位，0–100	光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。	影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。
色容差（SDCM）	麦克亚当椭圆步数，如"5-step"	颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。	保证同一批灯具颜色无差异。
主波长（Dominant Wavelength）	nm（纳米），如620nm（红）	彩色LED颜色对应的波长值。	决定红、黄、绿等单色LED的色相。
光谱分布（Spectral Distribution）	波长 vs. 强度曲线	显示LED发出的光在各波长的强度分布。	影响显色性与颜色品质。

二、电气参数

术语	符号	通俗解释	设计注意事项
正向电压（Forward Voltage）	Vf	LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。	驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。
正向电流（Forward Current）	If	使LED正常发光的电流值。	常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。
最大脉冲电流（Pulse Current）	Ifp	短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。	脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。
反向电压（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。	电路中需防止反接或电压冲击。
热阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。	高热阻需更强散热设计，否则结温升高。
静电放电耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。	生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。

三、热管理与可靠性

术语	关键指标	通俗解释	影响
结温（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片内部的实际工作温度。	每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED的"使用寿命"。
流明维持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段时间后剩余亮度的百分比。	表征长期使用后的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麦克亚当椭圆	使用过程中颜色的变化程度。	影响照明场景的颜色一致性。
热老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因长期高温导致的封装材料劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。

四、封装与材料

术语	常见类型	通俗解释	特点与应用
封装类型	EMC、PPA、陶瓷	保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。	EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。
芯片结构	正装、倒装（Flip Chip）	芯片电极布置方式。	倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。
荧光粉涂层	YAG、硅酸盐、氮化物	覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。	不同荧光粉影响光效、色温与显色性。
透镜/光学设计	平面、微透镜、全反射	封装表面的光学结构，控制光线分布。	决定发光角度与配光曲线。

五、质量控制与分档

术语	分档内容	通俗解释	目的
光通量分档	代码如 2G、2H	按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。	确保同一批产品亮度一致。
电压分档	代码如 6W、6X	按正向电压范围分组。	便于驱动电源匹配，提高系统效率。
色区分档	5-step MacAdam椭圆	按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。	保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。
色温分档	2700K、3000K等	按色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

六、测试与认证

术语	标准/测试	通俗解释	意义
LM-80	流明维持测试	在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。	用于推算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命推演标准	基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA标准	照明工程学会标准	涵盖光学、电气、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环保认证	确保产品不含有害物质（如铅、汞）。	进入国际市场的准入条件。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	针对照明产品的能效与性能认证。	常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。

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