EL2514-G 光耦合器規格書 - 4腳DIP封裝 - 隔離電壓5000Vrms - CTR 50-200%

1. 產品概覽

EL2514-G系列係一系列高性能嘅4腳雙列直插式封裝 (DIP) 光電晶體光耦合器。呢啲器件旨在為兩個電路之間提供可靠嘅電氣隔離同信號傳輸。核心部件係一個紅外發光二極管，光學耦合到一個矽光電晶體探測器。EL2514-G嘅一個關鍵設計特點係佢針對相對較高嘅開關速度進行咗優化，即使喺負載電阻為千歐姆級別嘅情況下都可以實現。呢個特點令佢適合需要隔離同中等帶寬嘅應用。

呢個系列嘅特點係符合嚴格嘅環境同安全標準。佢採用無鹵素製造，溴 (Br) 同氯 (Cl) 含量符合特定限制。此外，佢獲得咗包括UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO同CQC在內嘅主要國際安全機構認證，確保佢適合全球市場同受監管嘅應用。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

呢個器件設計喺指定範圍內可靠運作。超過呢啲絕對最大額定值可能會造成永久損壞。關鍵額定值包括：輸入LED嘅連續正向電流 (I_F) 為50 mA，1µs脈衝嘅峰值正向電流 (I_FP) 為0.5 A，反向電壓 (V_R) 為6 V。喺輸出側，集電極電流 (I_C) 額定為20 mA，集電極-發射極電壓 (V_CEO) 為40 V。器件嘅總功耗 (P_TOT) 為200 mW。一個關鍵嘅安全參數係隔離電壓 (V_ISO) 為5000 V_rms，喺特定濕度條件 (40-60% RH) 下測試1分鐘，輸入同輸出腳分別短路。工作溫度範圍廣泛，從-55°C到+110°C。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗器件喺25°C正常操作條件下嘅性能。

2.2.1 輸入特性 (LED側)

正向電壓 (V_F):典型值為1.2 V，當以I_F= 20 mA驅動時最大值為1.4 V。呢個對於設計驅動電路嘅電源供應至關重要。
反向電流 (I_R):喺V_R= 4V時最大值為10 µA，表明良好嘅二極管特性。
輸入電容 (C_in):範圍從典型值30 pF到最大值250 pF。呢個電容會影響高頻驅動能力。

2.2.2 輸出特性 (光電晶體側)

集電極-發射極暗電流 (I_CEO):喺V_CE= 10V且LED關閉時，最大值為100 nA。呢個低漏電流對於實現良好嘅"關閉"狀態至關重要。
集電極-發射極擊穿電壓 (BV_CEO):最小值為40 V，喺I_C= 0.1 mA時測量。
發射極-集電極擊穿電壓 (BV_ECO):最小值為0.45 V，相對較低，表明光電晶體嘅不對稱性。

2.2.3 傳輸特性

電流傳輸比 (CTR):呢個係核心性能指標，定義為 (I_C/ I_F) * 100%。對於EL2514-G，喺標準測試條件I_F= 5 mA同V_CE= 5V下，CTR範圍從50%到200%。呢個寬範圍需要適當嘅電路設計來適應器件之間嘅差異。
集電極-發射極飽和電壓 (V_CE(sat)):喺I_F= 5 mA同I_C= 0.4 mA時，最大值為0.35 V。低飽和電壓對於實現強勁嘅邏輯低電平輸出係理想嘅。
隔離電阻 (R_IO):喺500 V¹⁰下，最小值為5 x 10_DCΩ，確保出色嘅直流隔離。
浮動電容 (C_IO):典型值為0.6 pF，最大值為1.0 pF。呢個低電容有助於高共模瞬態抗擾度。
開關時間:開啟時間 (t_on) 同關閉時間 (t_off) 喺測試條件V_CC= 5V、I_F= 5 mA同R_L= 5 kΩ下，最大規格為25 µs。呢個定義咗器件用於數字信號傳輸嘅速度。

3. 性能曲線分析

規格書參考咗典型嘅電光特性曲線。雖然提供嘅文本中冇詳細說明具體圖表，但呢類曲線通常說明關鍵參數之間嘅關係。設計師應該預期會見到描繪以下內容嘅曲線：

CTR vs. 正向電流 (I_F):顯示電流傳輸比如何隨唔同嘅LED驅動電流變化。
CTR vs. 環境溫度 (T_A):說明CTR嘅溫度依賴性，通常會隨溫度升高而降低。
集電極電流 (I_C) vs. 集電極-發射極電壓 (V_CE):針對唔同LED電流嘅曲線族，顯示光電晶體嘅輸出特性。
開關波形:提供咗一個測試電路同相關波形 (圖7) 來定義測量t_on同t_off嘅條件。呢個通常涉及一個驅動LED嘅脈衝發生器同一個監測負載電阻上光電晶體輸出嘅示波器。

分析呢啲曲線對於喺預期工作溫度同電流範圍內優化電路性能至關重要。

4. 機械與封裝資料

4.1 封裝選項與尺寸

EL2514-G提供多種4腳DIP封裝變體，以適應唔同嘅組裝工藝：

標準DIP:經典嘅通孔封裝。
選項M:具有"寬引線彎曲"，提供0.4英寸 (約10.16mm) 嘅引線間距，可能對特定PCB佈局或爬電距離要求有用。
選項S1:一種表面貼裝 (SMD) 引線形式，外形低矮。佢提供兩種帶裝選項 (TU, TD)，每卷1500個單位。
選項S2:另一種表面貼裝引線形式，同樣外形低矮，帶裝選項每卷2000個單位。

為每種封裝類型提供咗詳細嘅尺寸圖，包括關鍵尺寸，例如本體尺寸、引線長度、引線間距同離板高度。輸入同輸出側之間嘅爬電距離規定大於7.62 mm，有助於實現高隔離等級。

4.2 腳位配置與極性

器件採用標準4腳DIP腳位排列：

陽極 (輸入LED)
陰極 (輸入LED)
發射極 (輸出光電晶體)
集電極 (輸出光電晶體)

正確嘅方向至關重要。器件標記包括代碼"EL2514GYWWV"，其中EL代表製造商，2514係器件編號，G表示無鹵素，Y係一位數年份代碼，WW係兩位數星期代碼，V表示可選嘅VDE認證。

4.3 建議PCB焊盤佈局

對於表面貼裝選項 (S1同S2)，規格書提供咗建議嘅焊盤佈局。呢啲係參考設計，旨在確保可靠嘅焊接同機械穩定性。文件明確指出，呢啲尺寸應根據個別製造工藝同要求 (例如焊膏量同散熱考慮) 進行修改。

5. 焊接與組裝指引

器件嘅焊接溫度 (T_SOL) 額定為260°C，最長10秒。呢個與典型嘅無鉛回流焊接曲線一致。對於通孔封裝嘅波峰焊接，應遵循標準行業慣例，注意唔好超過封裝本體嘅最高溫度。儲存溫度範圍為-55°C至+125°C。如果打算用於SMD組裝，建議將器件存放喺防潮包裝中，如果超過濕度暴露等級，則應遵循適當嘅烘烤程序。

6. 包裝與訂購資料

訂購代碼遵循以下模式：EL2514X(Y)-VG。

X:引線形式選項 (S1、S2、M，或無則為標準DIP)。
Y:帶裝選項 (TU、TD，或無則為管裝)。
V:表示VDE安全認證 (可選)。
G:表示無鹵素結構。

包裝數量唔同：通孔選項每管100個單位，SMD帶裝選項每卷1500或2000個單位。提供咗詳細嘅帶裝規格，包括袋尺寸 (A0, B0)、帶寬 (W)、間距 (P0) 同卷軸中心孔直徑，用於自動貼片機編程。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

EL2514-G非常適合需要電氣隔離、抗噪或電平移位嘅應用。提到嘅具體應用包括：

可編程邏輯控制器 (PLCs):用於將數字I/O模塊與中央處理單元同現場設備隔離。
系統設備同測量儀器:喺工業設備中隔離傳感器信號或通信線路。
電子電錶:喺計量電路中提供隔離，以確保安全同抑制噪聲。
電信設備:數據線或電源反饋迴路中嘅信號隔離。
電源供應器:常用於開關模式電源 (SMPS) 嘅反饋迴路中，將次級側反饋信號與初級側控制器隔離，增強安全性同穩定性。

7.2 設計考慮因素

CTR變化:設計接收電路 (例如，比較器閾值、上拉電阻值) 以確保喺整個50-200% CTR範圍內可靠工作。
速度 vs. 負載:開關速度係喺5 kΩ負載下指定嘅。使用較小嘅負載電阻通常會提高開關速度，但會減少輸出擺幅並增加功耗。較大嘅電阻會減慢響應，特別係關閉時間，原因係光電晶體嘅存儲時間。
LED限流:必須使用串聯電阻來限制正向電流 (I_F) 到建議嘅工作範圍 (典型5-7 mA) 或低於絕對最大值。呢個確保長期可靠性同穩定嘅CTR。
抗噪性:雖然光耦合器提供出色嘅共模抑制，但應確保正確嘅PCB佈局，將輸入同輸出走線分開，並喺器件腳附近使用旁路電容來抑制高頻噪聲。

8. 技術比較與定位

EL2514-G通過結合關鍵屬性喺市場中脫穎而出。佢嘅高隔離電壓 (5000 Vrms) 同長爬電距離使其成為對安全要求嚴格嘅應用嘅有力候選者。無鹵素結構滿足環境法規同客戶對"綠色"電子產品嘅偏好。廣泛嘅認證組合 (UL、VDE等) 降低咗針對全球市場嘅終端產品嘅認證障礙。雖然佢嘅開關速度 (25 µs) 適合許多數字隔離同電源反饋應用，但佢唔係定位為用於數據通信嘅超高速耦合器；嗰啲應用需要具有納秒級開關時間嘅器件。因此，EL2514-G最好被視為一款穩健、通用嘅光耦合器，針對可靠性、安全合規性同中等性能進行咗優化。

9. 常見問題 (基於技術參數)

問：CTR範圍50-200%對我嘅電路設計意味住乜嘢？

答：意味住輸出電流可以低至輸入電流嘅一半，或者高至兩倍。你嘅電路必須喺兩個極端情況下都能正常運作。對於數字接口，呢個會影響上拉電阻嘅選擇同後續閘門或微控制器嘅輸入閾值。

問：我可以直接用電壓源驅動LED嗎？

答：唔可以。LED係電流驅動器件。你必須始終使用一個限流電阻同LED串聯，以設定所需嘅I_F並防止過流損壞，即使你嘅電源電壓匹配典型嘅V_F.

問：隔離電壓係5000 Vrms。係咪意味住我可以喺輸入同輸出之間連續施加5000V？

答：唔係。呢個係喺受控條件下測試一分鐘嘅耐壓。應用中嘅連續工作電壓應顯著更低，正如終端設備相關安全標準所定義嘅。

問：選項S1同S2有乜嘢區別？

答：主要區別在於封裝佔位面積同帶裝尺寸。S2嘅本體寬度 (B0尺寸) 稍大，並使用更寬嘅帶 (24mm對比S1嘅16mm)，每卷可以容納更多單位 (2000對比1500)。選擇取決於你嘅PCB空間限制同組裝線送料器兼容性。

10. 實戰設計案例

場景：將微控制器嘅數字信號隔離到高壓部分。

一個微控制器 (3.3V邏輯) 需要發送一個開/關信號到一個喺唔同且嘈雜嘅高電壓電位下運作嘅電路。可以使用一個EL2514-G進行隔離。

設計步驟：

輸入側：通過一個限流電阻 (R_limit) 將微控制器GPIO腳連接到光耦合器嘅陽極。計算R_limit= (V_{CC_MCU}- V_F) / I_F。對於V_{CC_MCU}=3.3V，V_F~1.2V，目標I_F=5mA，R_limit= (3.3-1.2)/0.005 = 420Ω。使用標準470Ω電阻。將陰極接地。
輸出側：將集電極連接到隔離高壓電源 (例如12V) 上嘅一個上拉電阻 (R_L)。發射極連接到隔離地。R_L嘅值會影響速度同電流。使用規格書測試條件中嘅5kΩ可以提供指定嘅開關時間。然後，來自集電極節點嘅信號可以驅動隔離側嘅MOSFET閘極或另一個邏輯輸入。
佈局：喺PCB上物理分開輸入同輸出部分。根據封裝能力保持>7.62mm嘅爬電距離。喺耦合器兩側嘅電源同地之間，靠近器件腳放置一個小型旁路電容 (例如0.1µF)。

呢個設置可以防止地迴路，阻擋噪聲，並保護微控制器免受高壓側嘅電壓瞬變影響。

11. 工作原理

光耦合器，或光隔離器，係一種使用光喺兩個隔離電路之間傳輸電信號嘅器件。喺EL2514-G中，施加到輸入腳 (1同2) 嘅電流會使紅外發光二極管 (LED) 發射光子。呢啲光子穿過透明嘅絕緣間隙 (通常由模塑料製成) 並撞擊輸出側 (腳3同4) 矽光電晶體嘅基極區域。入射光喺基極產生電子-空穴對，有效地充當基極電流。呢個光生基極電流然後被晶體管嘅增益放大，產生一個與輸入LED電流 (I_C) 成正比嘅集電極電流 (I_F)。比率I_C/I_F就係電流傳輸比 (CTR)。關鍵在於，輸入同輸出之間嘅唯一連接係光束，從而提供電氣隔離。

12. 技術趨勢

光耦合器市場持續演變。影響EL2514-G等器件嘅趨勢包括：

集成度提高：將多個隔離通道結合，或將閘極驅動器、誤差放大器等附加功能集成到單一封裝中。
更高速度：開發使用更快探測器 (如帶集成放大器嘅光電二極管) 嘅耦合器，以支持Mbps數據速率嘅數字通信協議 (USB、CAN、RS-485)。
增強可靠性同壽命：專注於提高CTR嘅長期穩定性，CTR可能會隨時間推移而退化，特別係喺高溫同高電流下，原因係LED老化。
更嚴格嘅環境合規性：除咗RoHS同無鹵素之外，供應鏈中對PFAS等物質同更廣泛嘅可持續性指標嘅關注日益增加。
替代隔離技術：雖然光耦合器喺許多應用中仍佔主導地位，但電容隔離 (使用SiO₂屏障) 同磁隔離 (使用變壓器) 等技術喺需要極高速度、低功耗或高集成密度嘅領域中競爭。光耦合器喺簡單性、高共模瞬態抗擾度 (CMTI) 同完善嘅安全認證方面保持優勢。

EL2514-G專注於安全認證、環境合規性同穩健性能，滿足工業、電源同設備市場對呢啲趨勢至關重要嘅持久需求。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

EL2514-G 光耦合器規格書 - 4腳DIP封裝 - 隔離電壓5000Vrms - CTR 50-200% - 粵語技術文件

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