8引脚SOP高速1Mbit/s晶体管输出光耦EL045X EL050X系列数据手册 - SO-8封装 - 电压5V/15V/30V - 中文技术文档

1. 产品概述

EL045X和EL050X系列是高速、晶体管输出的光电耦合器（光耦），专为要求严苛的电子电路中的信号隔离而设计。每个器件都集成了一个红外发光二极管（LED），该二极管与一个高速光电探测晶体管光耦合。一个关键的架构特点是，为光电二极管偏置和输出晶体管的集电极提供了独立的连接引脚。与传统的光电晶体管耦合器相比，这种设计通过减小输入晶体管的基极-集电极电容，显著提升了开关速度。器件采用紧凑的8引脚小外形封装（SOP），符合标准SO-8封装尺寸，非常适合空间受限的应用。

该系列的核心优势在于其高速数据传输能力（高达1 Mbit/s）与稳健的电气隔离性的结合。它们提供高共模瞬态抗扰度（CMTI），特别是EL0453型号，其最小保证值为15 kV/µs，这使其成为电机驱动和开关电源等噪声环境的理想选择。该系列的特点是工作温度范围宽，符合国际安全和环境标准（UL、cUL、VDE、RoHS、无卤素、REACH），并提供不同的电流传输比（CTR）等级，以满足各种应用需求。

2. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不建议器件持续在或接近这些极限下工作。

• 输入（LED侧）：最大连续正向电流（I_F）为25 mA。在脉冲条件下（50%占空比，1ms脉冲宽度），它可以承受50 mA的峰值正向电流（I_FP）。对于极短的脉冲（≤ 1µs，300 pps），允许高达1A的极高峰值瞬态电流（I_Ftrans）。最大反向电压（V_R）为5V。
• 输出（探测器侧）：平均输出电流（I_O(AVG)）不应超过8 mA，峰值输出电流（I_O(PK)）限制为16 mA。输出电压（V_O）范围为-0.5V至+20V，电源电压（V_CC）范围为-0.5V至+30V。
• 隔离与热特性：器件提供高达3750 V_ISOrms_{的高隔离电压（V}）（测试1分钟）。工作温度范围（T_OPR）为0至70°C），这些参数定义了器件的速度。

2.2 电气与传输特性

除非另有说明，这些参数在0°C至70°C的工作温度范围内得到保证。

• 输入特性：LED在正向电流（I_F）为16 mA时的典型正向电压（V_F）为1.45V，最大为1.8V。正向电压具有约-1.9 mV/°C的负温度系数。
• 输出特性：关键参数包括逻辑高电平输出电流（I_OH），该电流非常低（漏电流水平，在V_CC=5.5V时典型值为0.001 µA），以及逻辑低电平（I_CCL，约140 µA）和逻辑高电平（I_CCH，约0.01 µA）状态下的电源电流。
• 电流传输比（CTR）：这是定义光耦效率的关键参数。该系列提供不同的CTR等级：
  • EL0500：CTR最小值7%，最大值50%（典型测试条件：I_F=16mA，V_O=0.4V）。
  • EL0501 / EL0452 / EL0453：CTR最小值19%，最大值50%（典型测试条件：I_F=16mA，V_O=0.4V）。
  还规定了在特定条件下（例如，EL0500为5%，其他型号在V_O=0.5V时为15%）的较低保证CTR，以确保在非理想条件下的功能。
• 逻辑低电平输出电压（V_OL）：器件处于“导通”状态时，输出的最大电压。典型值为0.18V，根据负载电流（I_O）的不同，保证低于0.4V或0.5V。

2.3 开关特性

传播延迟：_FEL0500：_CC在4.1 kΩ负载电阻（R_A）下，传播到逻辑低电平的延迟时间（t

• ）和传播到逻辑高电平的延迟时间（t
  • ）最大为2.0 µs。EL0501 / EL0452 / EL0453：_PHL使用1.9 kΩ负载电阻时，开关速度更快，t_PLH和t_L最大为1.0 µs。
  • 共模瞬态抗扰度（CMTI）：这衡量了器件抑制其输入和输出地之间快速电压瞬变的能力。对于隔离系统中的抗噪性来说，这是一个至关重要的参数。_PHLEL0453：_PLH提供卓越性能，在共模电压（V
• ）为1500V峰峰值时，其最小
  • CMTI为15,000 V/µs。EL0500 / EL0501 / EL0452：在V=10V峰峰值时，其_CM典型
  • CMTI为1,000 V/µs。CMTI分别针对输出保持在逻辑高电平（CM）和逻辑低电平（CM）状态进行规定。_CM3. 性能曲线分析
  数据手册引用了典型的光电特性曲线。虽然文本中没有提供具体的图表，但此类器件的标准曲线通常包括：_H电流传输比（CTR）与正向电流（I_L）的关系：

显示效率如何随LED驱动电流变化，通常在特定的I

处达到峰值。

• CTR与环境温度（T_F）的关系：说明耦合效率的温度依赖性，通常随温度升高而降低。_F.
• 传播延迟与负载电阻（R_A）的关系：展示开关速度如何受输出负载影响。
• 正向电压（V_L）与正向电流（I）的关系：
• 输入LED的标准I-V曲线。_F输出饱和电压与输出电流的关系：_F显示光电晶体管饱和时集电极-发射极电压与电流之间的关系。这些曲线对于设计人员优化电路性能、选择合适的工作点以及理解器件在非标准条件下的行为至关重要。
• 4. 机械与封装信息4.1 引脚配置与功能

器件采用8引脚SOP封装。有两种主要的引脚排列配置，对应不同的部件号：

对于EL0500 / EL0501：

1. 空脚

2. 阳极（LED +）

• 3. 阴极（LED -）
  1. 4. 空脚
  2. 5. 地（GND）
  6. 输出（V7. 偏置电压（V） - 此引脚是提升速度的关键。8. 电源电压（V_OUT)对于EL0452 / EL0453：_B1. 空脚2. 阳极（LED +）_CC)
• 3. 阴极（LED -）
  1. 4. 空脚
  2. 5. 地（GND）
  6. 输出（V7. 空脚8. 电源电压（VEL0500/01中V_OUT)引脚（引脚7）的存在允许对光电二极管进行外部偏置，这是实现更高速度的机制。EL0452/43型号可能内部配置了此偏置网络。5. 应用指南_CC)

5.1 典型应用电路_B数据手册包含用于测量开关时间和共模瞬态抗扰度的参考测试电路（图8和图9）。这些电路可作为实施指南：

开关时间测试电路：

通常涉及通过限流电阻用脉冲发生器驱动输入LED。输出通过上拉电阻（R

= 4.1kΩ或1.9kΩ，按规定）连接到V

• ，并用示波器监测。传播延迟在输入和输出波形的50%点之间测量。瞬态抗扰度测试电路：_CC涉及在短路的输入引脚（1-4）和短路的输出引脚（5-8）之间施加高压、快速上升的共模脉冲（V_L）。监测输出状态以确保其不会因瞬变而误触发。
• 5.2 设计考量LED限流：_CM必须使用外部电阻与输入LED串联，以设定正向电流（I

）。其值根据电源电压、LED的正向电压（V

• ）和所需的I（通常为16 mA以获得最佳速度/CTR）计算。_F输出负载电阻（R_F）：_F上拉电阻的选择影响开关速度、功耗和逻辑电平。较小的R
• 提供更快的上升时间，但在输出为低电平时会增加功耗。数据手册规定了EL0500使用R_L=4.1kΩ，其他型号使用1.9kΩ的测试条件。抗噪性：_L对于在电气噪声环境（电机驱动、工业控制）中的应用，选择具有高保证CMTI的EL0453型号至关重要。正确的PCB布局，包括短走线和靠近器件引脚的退耦电容，也同样重要。_LCTR衰减：
• 与所有光耦一样，这些器件的CTR会随时间逐渐降低，尤其是在高温和高LED电流下工作时。设计应包含足够的余量，以确保电路在产品预期寿命内的功能。6. 技术对比与选型指南
• EL045X/EL050X系列提供了一系列针对不同需求定制的选项：EL0500 对比 EL0501 / EL0452 / EL0453：

主要区别在于电流传输比（CTR）。EL0500具有较低的最小CTR（7%对比19%），适用于输入驱动电流可以较高的应用。其他型号提供更高的灵敏度。

EL0453 对比 其他型号：

• EL0453因其保证最小
• 共模瞬态抗扰度为15 kV/µs而脱颖而出。这使其成为高噪声隔离应用（如开关电源反馈环路或电机驱动逆变器栅极驱动，这些地方电压尖峰很常见）的首选。其他型号规定的典型CMTI为1000 V/µs。引脚配置：EL0500/01有一个有效的V引脚（7），而EL0452/43将其作为空脚。这反映了为优化速度而进行的内部架构差异。
• 选型总结：需要最高抗噪性时选择EL0453。需要更高灵敏度和标准速度时选择EL0501/EL0452。在成本敏感、较低CTR可接受且驱动电流不受限制的应用中，选择EL0500。_B7. 封装与订购信息

器件提供不同的封装选项以满足生产需求。标准包装：

每管100个。

卷带包装选项：

• 提供TA或TB型卷带，每卷2000个。这适用于自动化表面贴装组装。VDE选项：
• 部件可以订购带VDE认证的版本（以"-V"后缀表示）。部件编号：
• 部件编号遵循格式：EL050X(Z)-V 或 EL045X(Z)-V，其中：X = 器件编号（EL050x为0,1；EL045x为2,3）。
• Z = 卷带选项（TA、TB，或空白表示管装）。-V = 可选的VDE认证。
  • 示例：EL0453(TA)-V 表示采用TA卷带包装且具有VDE认证的EL0453器件。
  • 8. 工作原理
  • 该器件基于光耦合实现电气隔离的原理工作。施加到输入侧的电信号使红外LED发出与电流成比例的光。该光穿过绝缘间隙（通常是透明电介质）并照射到输出侧的光电探测器上。在本系列中，探测器是一个连接到高速晶体管基极的光敏二极管。独立的偏置引脚（某些型号中的V
  ）允许对光电二极管进行预偏置，从而最小化其结电容。当光照射到光电二极管时，它会产生电流直接驱动晶体管的基极，使其导通。这种设计避免了标准光电晶体管基极-集电极结相关的大米勒电容，从而实现更快的开关速度——高达1 Mbit/s。光路提供电流隔离，阻断高电压（高达3750 V

rms

）并抑制输入和输出电路之间的共模噪声。_B9. 应用场景_{开关电源（SMPS）反馈环路：}从次级侧向初级侧控制器提供隔离的电压反馈，既需要速度以保证环路稳定性，又需要高CMTI以承受开关噪声。

电机驱动逆变器隔离：

• 隔离变频驱动器中IGBT或MOSFET的栅极驱动信号。EL0453的高CMTI在此至关重要，可防止高dv/dt瞬变引起的误触发。工业通信接口：
• 作为隔离RS-485、CAN或Profibus网络的线路接收器，保护敏感逻辑电路免受地环路和浪涌影响。电信设备：
• 在线路卡或接口模块中提供信号隔离。低速光电晶体管耦合器的替代品：
• 升级现有设计以实现更高的数据速率，而无需更改电路板封装尺寸（兼容SO-8）。家用电器控制：
• 将用户界面微控制器与电源开关部分隔离（例如，在洗衣机、空调中）。10. 常见问题解答 (FAQ)
• Q1: EL0500和EL0501的主要区别是什么？A1: 主要区别在于保证的最小电流传输比（CTR）。与EL0501（19%）相比，EL0500的最小CTR较低（在规定条件下为7%）。这意味着EL0501更灵敏，可以用稍低的输入LED电流实现相同的输出，但在为较高驱动电流设计的电路中，EL0500可能已足够且更具成本效益。

Q2: 我应该在什么情况下特别选择EL0453型号？

A2: 当您的应用在电气噪声非常高、隔离地之间电压瞬变非常快的环境中运行时，应选择EL0453。其

保证最小

15 kV/µs的共模瞬态抗扰度使其在电机驱动、大功率开关电源或工业控制系统中可靠运行至关重要，其他型号在这些系统中可能会发生误开关。

Q3: 如何选择LED限流电阻（Rseries）的值？

A3: 使用欧姆定律：R_series= (V

supply_{- V}) / I_。V是LED正向电压（为设计余量，使用最大值1.8V）。I_F是您期望的工作电流（16 mA是获得最佳性能的常见测试条件）。对于5V电源：R_Fseries_F≈ (5V - 1.8V) / 0.016A ≈ 200 Ω。务必检查电阻的功耗。_FQ4: 我能将这些光耦用于模拟信号隔离吗？_{A4: 虽然可能，但由于其晶体管输出和非线性CTR特性，它们主要设计用于数字（开/关）信号隔离。对于线性模拟隔离，专用的线性光耦或隔离放大器是更合适的选择。}Q5: EL0500/01上的V

引脚有什么作用？

A5: V

引脚用于向内部光电二极管施加偏置电压。正确偏置光电二极管可减小其结电容，这是主要的限速因素。与简单的光电晶体管耦合器相比，这种外部偏置网络正是这些器件实现高速性能（1 Mbit/s）的原因。_Bpin on the EL0500/01?

A5: The V_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.