8引脚宽体高速1Mbit/s晶体管输出光耦合器ELW135 ELW136 ELW4503规格书

1. 产品概述
1.1 核心优势与目标市场
2. 技术参数深度解析
2.1 绝对最大额定值
2.2 电气与传输特性
2.3 开关特性
3. 引脚配置与功能差异
4. 应用建议
4.1 典型应用电路
4.2 设计考量与注意事项
5. 封装与订购信息
6. 技术对比与常见问题
6.1 型号间差异
6.2 基于参数的常见问题
7. 工作原理

1. 产品概述

ELW135、ELW136和ELW4503是高速晶体管输出光耦合器（光隔离器），专为需要快速信号隔离的应用而设计。每个器件都集成了一个红外发射二极管，该二极管通过光学方式耦合到一个高速光电探测器晶体管。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。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，其性能比传统光电晶体管耦合器高出数个数量级。这些器件采用8引脚宽体双列直插式封装，提供通孔（宽引脚间距）和表面贴装两种选项。

1.1 核心优势与目标市场

该产品系列的主要优势在于其高速（1 Mbit/s数据速率）与强大隔离能力（5000 V_有效值）的结合。这使得它们非常适合在现代数字系统中替代速度较慢的光电晶体管耦合器。它们设计用于在-55°C至+100°C的宽温度范围内可靠工作，并在0°C至70°C范围内保证性能。主要目标应用包括：通信接口中的线路接收器、电机驱动电路中功率晶体管的隔离、开关电源的反馈环路、高速逻辑地隔离、电信设备以及各种家用电器。这些器件符合无铅和RoHS指令，并获得了UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO和FIMKO等主要国际安全机构的认证。

2. 技术参数深度解析

本节对规格书中规定的电气和性能参数进行客观分析。

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（LED）：连续正向电流（I_F）额定值为25 mA。对于脉冲工作，在50%占空比和1ms脉冲宽度下，允许50 mA的峰值正向电流（I_FP）。对于低重复频率（300 pps）的极短脉冲（≤1μs），允许高达1A的极高峰值瞬态电流（I_Ftrans），这适用于浪涌耐受测试。LED两端的最大反向电压（V_R）为5V。
输出（光电晶体管）：对于ELW135/136，发射极-基极反向电压（V_EBR）为5V，基极电流（I_B）限制为5 mA——如果基极引脚在外部使用，此参数相关。平均输出电流（I_O(AVG)）为8 mA，峰值（I_O(PK)）为16 mA。输出电压（V_O）相对于输出地可以在-0.5V至+20V之间摆动。
系统：输出侧的电源电压（V_CC）范围为-0.5V至+30V。隔离电压（V_ISO）为5000 V_有效值，在输入侧和输出侧之间（引脚1-4短接对引脚5-8短接）施加一分钟。器件可在260°C下焊接，最长10秒。

2.2 电气与传输特性

除非另有说明，这些参数在工作温度范围（0°C至70°C）内得到保证，典型值在25°C下给出。

输入LED：正向电压（V_F）在I_F=16mA时典型值为1.45V，最大值为1.8V。其具有约-1.9 mV/°C的负温度系数。
输出暗电流：逻辑高电平输出电流（I_OH），本质上是光电晶体管的漏电流或“暗”电流，非常低（在V_CC=15V，25°C时最大1 µA），确保了良好的关断态隔离。
电源电流：当LED导通（I_CCL=16mA）时，逻辑低电平电源电流（I_F）典型值为110 µA；而当LED关断时，逻辑高电平电源电流（I_CCH）典型值为0.01 µA。
电流传输比（CTR）：这是定义光耦合器效率的关键参数。ELW135的CTR范围为7%至50%（最小到最大），而ELW136和ELW4503的范围为19%至50%。测试条件为I_F=16mA，V_O=0.4V，V_CC=4.5V，温度25°C。规格书还规定了在稍有不同的条件下（V_O=0.5V），ELW135的最小CTR值为5%，ELW136/ELW4503为15%，这对于设计裕量很重要。
逻辑低电平输出电压（V_OL）：这规定了输出晶体管的饱和电压。对于ELW135，在I_O=1.1mA时，V_OL典型值为0.18V（最大0.4V）。对于ELW136/ELW4503，在I_O=3mA时，V_OL典型值为0.25V（最大0.4V）。这些低值对于在数字逻辑接口中获得良好的噪声容限至关重要。

2.3 开关特性

开关性能在I_F=16mA和V_CC=5V的条件下测量。负载电阻（R_L）的值因型号而异，以匹配其CTR和输出驱动能力。

传播延迟：
- ELW135：到逻辑低电平的传播延迟时间（t_PHL）在R_L=4.1 kΩ时，典型值为0.36 µs（最大2.0 µs）。到逻辑高电平的传播延迟时间（t_PLH）典型值为0.45 µs（最大2.0 µs）。
- ELW136 / ELW4503：这些更快的型号在R_PHL=1.9 kΩ时，t_PLH典型值为0.32 µs（最大1.0 µs），t_L典型值为0.25 µs（最大1.0 µs）。
共模瞬态抑制（CMTI）：这衡量了器件抑制输入和输出地之间快速电压瞬变的能力。它以V/µs为单位规定。
- ELW135/136：两者在高和低输出状态下的最小CMTI均为1000 V/µs，使用10V_峰峰值共模脉冲测试。
- ELW4503：此型号提供卓越的抗噪能力，最小CMTI为15,000 V/µs，使用更大的1500V_峰峰值脉冲测试。这使其特别适用于电机驱动等高噪声环境。

3. 引脚配置与功能差异

8引脚DIP封装具有标准化的引脚排列，但器件类型之间存在一个关键差异。

引脚1和4：所有型号均为无连接（NC）。
引脚2和3：分别是输入LED的阳极和阴极。
引脚5：输出侧的地（GND）。
引脚6：输出电压（V_OUT），即光电晶体管的集电极。
引脚7：此引脚不同。对于ELW135和ELW136，它是光电二极管偏置电压（V_B）。连接此引脚对于实现高速操作至关重要。对于ELW4503，引脚7为无连接（NC）。ELW4503的高速偏置可能在内部处理。
引脚8：输出侧的电源电压（V_CC）。

原理图显示了内部连接：光电二极管（驱动晶体管的基极）连接在引脚7（V_B）和引脚6（V_OUT/集电极）之间。光电晶体管的发射极连接到引脚5（GND）。

4. 应用建议

4.1 典型应用电路

这些光耦合器是数字信号隔离的理想选择。典型电路包括将输入LED与一个限流电阻串联，连接到微控制器或逻辑门输出。在输出侧，一个上拉电阻（R_L）连接在V_CC（引脚8）和V_OUT（引脚6）之间。R_L的值必须根据所需的开关速度、输出电流以及器件的CTR来选择，如规格书表格中所述（例如，开关测试中ELW135用4.1 kΩ，ELW136/4503用1.9 kΩ）。对于ELW135/136，引脚7（V_B）必须连接，通常通过一个电阻或直接连接到V_CC，具体取决于对速度与灵敏度的偏置需求。

4.2 设计考量与注意事项

速度与CTR的权衡：独立的基极连接（引脚7）允许通过调整光电二极管偏置，以牺牲部分CTR来换取更高的速度。规格书中的开关规格是在特定条件下给出的。
型号选择：对于通用、成本敏感的1Mbit/s应用，选择ELW135。ELW136提供更高的最小CTR，为需要更大输出电流驱动的设计提供更好的裕量。ELW4503因其卓越的15,000+ V/µs CMTI，是电气噪声极高环境（如工业电机控制、功率逆变器）中的首选。
功耗：考虑到环境温度，确保输入功率（I_F* V_F）不超过45 mW，输出功率不超过100 mW。
隔离布局：为保持高隔离等级，确保PCB上输入侧走线（引脚1-4）和输出侧走线（引脚5-8）之间有足够的爬电距离和电气间隙。通常建议在器件下方的PCB上开槽或设置隔离带。

5. 封装与订购信息

这些器件提供不同的封装选项，由部件号的后缀表示。

部件号格式：ELW13XY(Z)-V或ELW4503Y(Z)-V

X= 部件号标识符（5代表ELW135，6代表ELW136）。
Y= 引脚形式选项：'S'代表表面贴装引脚形式，空白代表标准DIP。
Z= 卷带包装选项：'TA'或'TB'，空白代表管装。
V= 可选的VDE认证标记。

包装数量：标准DIP-8封装以管装形式提供，每管40个。带卷带的表面贴装选项（'S(TA)'）以卷盘形式提供，每盘500个。

6. 技术对比与常见问题

6.1 型号间差异

主要区别在于电流传输比（CTR）和共模瞬态抑制（CMTI）。ELW135具有最低的保证CTR（7-50%），ELW136具有更高的最小CTR（19-50%），而ELW4503的CTR与ELW136相同，但增加了远优于前者的CMTI等级（>15 kV/µs 对比 1 kV/µs）。ELW4503的引脚7为NC，与需要连接引脚7的ELW135/136相比，简化了外部电路。

6.2 基于参数的常见问题

问：可实现的最大数据速率是多少？答：根据传播延迟规格，这些器件适用于1 Mbit/s操作。实际最大速率取决于具体的电路设计，包括R_L和输入驱动条件。
问：我可以在3.3V的V_CC?下使用吗？_CC答：电气特性是在V_OL=4.5V和5V下测试的。虽然绝对最大额定值允许低至-0.5V，在3.3V下工作可能是可行的，但性能（如V_CC和开关时间）应在实际较低的V
条件下进行验证，因为提供的规格书中并未完全表征。_B问：为什么引脚7（V）对ELW135/136很重要？
答：连接引脚7提供了一个低阻抗路径，以清除光电二极管/基极结的电荷，从而大幅减小米勒电容效应，实现高速开关。不连接它会导致性能类似于缓慢的传统光电晶体管耦合器。_{问：如何在我的设计中确保5000V}有效值的隔离？

答：元件本身具有此额定值。系统设计者必须确保PCB布局在所有输入和输出电路之间（包括元件本体下方）保持足够的爬电距离/电气间隙（例如，根据安全标准，在此电压等级下加强绝缘需>8mm）。

7. 工作原理

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。

8引脚宽体高速1Mbit/s晶体管输出光耦合器ELW135 ELW136 ELW4503规格书 - 中文技术文档

目录