EL827系列光耦合器規格書 - 8腳DIP封裝 - 隔離電壓5000Vrms - 電流傳輸比50-600% - 粵語技術文件

1. 產品概覽

EL827系列係一個基於光電晶體嘅光耦合器（光耦）家族，採用業界標準嘅8腳雙列直插式封裝（DIP）。呢啲器件嘅設計目的係為咗喺唔同電壓位準或阻抗嘅電路之間提供電氣隔離同信號傳輸。核心功能係透過一個紅外發光二極管（IRED）光學耦合到一個矽光電晶體探測器嚟實現。呢種配置容許控制信號從輸入側傳遞到輸出側，同時保持高度嘅電氣隔離，呢點對於好多電子系統嘅安全性同抗噪能力至關重要。

呢個系列嘅主要優勢在於佢結合咗高電流傳輸比（CTR）範圍同強勁嘅隔離電壓額定值。緊湊嘅DIP封裝提供多種引腳形式選擇，包括標準型、寬引腳間距型同表面貼裝型，為唔同嘅PCB組裝工藝提供靈活性。呢啲器件符合主要嘅國際安全同環保標準，令佢哋適合廣泛嘅全球應用。

1.1 核心功能同目標應用

EL827系列設計有幾個關鍵功能，定義咗佢嘅性能範圍同應用適用性。電流傳輸比（CTR）範圍從50%到600%（喺IF=5mA，VCE=5V條件下），確保咗高效嘅信號傳輸同良好嘅靈敏度。輸入同輸出部分之間嘅隔離電壓額定為5000 Vrms，提供咗強大嘅屏障對抗高壓瞬變，增強系統安全性。

呢款產品符合RoHS同歐盟REACH法規。佢已經獲得咗多個知名國際機構嘅安全認證，包括UL、cUL（檔案E214129）、VDE（檔案132249）、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO同CQC。呢啲認證對於需要進入有嚴格安全要求市場嘅產品嚟講係必不可少嘅。

EL827系列嘅典型應用包括：

• 可編程邏輯控制器（PLC）同工業自動化系統。
• 需要無噪聲信號採集嘅系統設備同精密測量儀器。
• 用於信號隔離同接口保護嘅電信設備。
• 家用電器，例如暖風機同其他控制系統。
• 唔同電位同阻抗電路之間嘅通用信號傳輸，作為基本嘅隔離元件。

2. 技術規格同深入解讀

呢部分提供咗器件電氣同光學參數嘅詳細細分。理解呢啲規格對於正確嘅電路設計同確保長期可靠運行至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或接近極限操作係唔保證嘅，正常使用中應該避免。額定值係喺環境溫度（Ta）為25°C時指定嘅。

• 輸入（二極管）側：連續正向電流（IF）唔可以超過60 mA。容許1微秒嘅1 A短暫峰值正向電流（IFP）。施加喺二極管上嘅最大反向電壓（VR）係6 V。輸入側嘅功耗（PD）限制喺100 mW。
• 輸出（晶體管）側：最大集電極電流（IC）係50 mA。集電極-發射極電壓（VCEO）可以高達80 V，而發射極-集電極電壓（VECO）限制喺7 V。輸出功耗（PC）係150 mW。
• 器件總計同環境：器件總功耗（PTOT）係200 mW。輸入同輸出部分之間嘅隔離電壓（VISO）係5000 Vrms（喺40-60%相對濕度下測試1分鐘）。工作溫度範圍（TOPR）係從-55°C到+110°C，儲存溫度（TSTG）範圍係從-55°C到+125°C。組裝期間，焊接溫度（TSOL）喺10秒內唔應該超過260°C。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗器件喺正常工作條件下（通常喺Ta=25°C）嘅性能。佢哋對於計算電路性能係必不可少嘅。

輸入特性（紅外發光二極管）：

• 正向電壓（VF）：典型值1.2V，當施加20 mA正向電流（IF）時最大值為1.4V。呢個參數用於確定輸入側限流電阻嘅大小。
• 反向電流（IR）：當施加4V反向電壓（VR）時，最大值為10 µA，表示二極管喺關斷狀態下嘅漏電流。
• 輸入電容（Cin）：典型值30 pF，最大值250 pF（喺0V，1 kHz下測量）。呢個會影響高頻開關性能。

輸出特性（光電晶體）：

• 集電極-發射極暗電流（ICEO）：當VCE=20V同IF=0mA時，最大值為100 nA。呢個係光電晶體喺無光照射時嘅漏電流。
• 擊穿電壓：集電極-發射極擊穿電壓（BVCEO）最小值為80V（IC=0.1mA）。發射極-集電極擊穿電壓（BVECO）最小值為7V（IE=0.1mA）。

傳輸特性（耦合性能）：

• 電流傳輸比（CTR）：呢個係關鍵參數，定義為（IC / IF） * 100%。對於EL827系列，喺標準測試條件IF=5mA同VCE=5V下，佢嘅範圍從最小50%到最大600%。呢個寬範圍可能表示唔同嘅等級或生產分佈。設計師必須考慮最小CTR，以確保輸出晶體管能夠正確飽和。
• 集電極-發射極飽和電壓（VCE(sat)）：典型值0.1V，當IF=20mA同IC=1mA時最大值為0.2V。對於輸出開關應用，低VCE(sat)係理想嘅，以最小化電壓降。
• 隔離電阻（RIO）：當喺隔離側之間施加500V直流電時，最小值為5 x 10^10 Ω。呢個表示出色嘅直流隔離。
• 浮動電容（CIO）：典型值0.6 pF，最大值1.0 pF（VIO=0V，f=1MHz）。呢個細電容有助於高共模瞬變抗擾度。
• 截止頻率（fc）：典型值80 kHz（VCE=5V，IC=2mA，RL=100Ω，-3dB點）。呢個定義咗器件嘅小信號帶寬。
• 開關時間：喺指定測試條件下（VCE=2V，IC=2mA，RL=100Ω），上升時間（tr）典型值為3 µs（最大18 µs），下降時間（tf）典型值為4 µs（最大18 µs）。呢啲時間決定咗最大數字開關速度。

3. 性能曲線分析

規格書參考咗典型嘅電光特性曲線。雖然具體圖表冇喺提供嘅文本中複製，但佢哋嘅目的係說明關鍵參數點樣隨操作條件變化。設計師應該查閱完整規格書以獲取呢啲圖表。

典型曲線會包括：

• CTR vs. 正向電流（IF）：顯示電流傳輸比點樣隨輸入二極管電流變化。CTR通常喺特定IF時達到峰值，並且可能喺非常高電流時由於發熱或其他效應而下降。
• CTR vs. 環境溫度（Ta）：說明耦合效率嘅溫度依賴性。CTR通常隨溫度升高而降低。
• 輸出電流（IC） vs. 集電極-發射極電壓（VCE）：以IF為參數嘅曲線族，類似於標準晶體管嘅輸出特性。呢個顯示咗工作區域（飽和區、放大區）。
• 飽和電壓（VCE(sat)） vs. 正向電流（IF）：顯示輸入驅動同輸出晶體管飽和之間嘅關係。

3.1 開關時間測試電路

規格書中嘅圖10詳細說明咗用於測量開關時間（ton， toff， tr， tf）嘅標準測試電路同波形定義。測試係用脈衝輸入電流驅動IRED進行嘅。輸出係透過連接喺集電極同電源電壓（VCC）之間嘅負載電阻（RL）進行監測。上升時間（tr）係從輸出脈衝最終值嘅10%到90%測量，下降時間（tf）係從90%到10%測量。理解呢個測試設置有助於設計師喺需要喺特定應用電路中表徵器件時複製條件。

4. 機械同封裝資訊

EL827提供8腳DIP封裝，有多種引腳形式選擇，以適應唔同嘅PCB設計同組裝方法。

4.1 引腳配置同原理圖

內部原理圖顯示一個紅外發光二極管連接喺引腳1/3（陽極）同2/4（陰極）之間。光電晶體嘅發射極連接喺引腳5/7，集電極連接喺引腳6/8。具有相同功能嘅引腳內部連接，以提供機械強度並可能降低引腳電感。標準連接係使用每對中嘅一個引腳。

引腳分配：

• 引腳 1， 3： 陽極（A）
• 引腳 2， 4： 陰極（K）
• 引腳 5， 7： 發射極（E）
• 引腳 6， 8： 集電極（C）

4.2 封裝尺寸同選項

為每種封裝變體提供咗詳細嘅機械圖紙：

• 標準DIP型：傳統嘅通孔封裝。
• 選項M型：具有"寬引腳彎曲"，提供0.4英寸（約10.16mm）引腳間距，呢個可能對麵包板或特定佈局要求有用。
• 選項S型：用於回流焊嘅表面貼裝引腳形式。
• 選項S1型：一種"薄型"表面貼裝引腳形式，同S選項相比，可能具有更低嘅離板高度。

規格書仲包括咗表面貼裝選項（S同S1）嘅推薦焊盤佈局，呢個對於喺回流焊期間實現可靠嘅焊點同正確嘅機械對齊至關重要。

4.3 器件標記

器件頂部標記有"EL827"表示系列，跟住係一位數年份代碼（Y），兩位數週代碼（WW），同可選嘅"V"後綴（如果器件係VDE認證嘅）。呢個標記允許追溯製造日期同變體。

5. 焊接同組裝指引

5.1 焊接條件

規格書提供咗組裝過程嘅關鍵資訊，特別係對於表面貼裝變體。焊接期間允許嘅最高本體溫度由參考IPC/JEDEC J-STD-020D嘅回流焊曲線定義。呢個曲線嘅關鍵參數包括：

• 預熱溫度：最低（Tsmin）150°C，最高（Tsmax）200°C。
• 預熱時間：曲線顯示喺呢個溫度範圍內嘅特定時間（ts），以逐漸加熱元件同電路板，最小化熱衝擊。
• 峰值溫度同時間：曲線唔可以超過最大焊接溫度（TSOL）260°C，並且高於260°C嘅時間應該受到限制（通常如絕對最大額定值中所述為10秒）。

遵守呢個曲線對於防止損壞塑料封裝、內部引線鍵合或半導體芯片本身至關重要。對於通孔部件，波峰焊或手工焊亦應該遵守260°C 10秒嘅限制。

6. 包裝同訂購資訊

6.1 訂購料號結構

料號遵循格式：EL827X(Z)-V

• X：引腳形式選項：無（標準DIP），M（寬引腳彎曲），S（表面貼裝），S1（薄型表面貼裝）。
• Z：捲帶包裝選項：無（管裝），TA，或TB（唔同嘅送帶方向）。
• V：可選嘅VDE安全認證標記。

6.2 包裝數量

• 標準DIP同選項M：每管45個。
• 選項S(TA)， S(TB)， S1(TA)， S1(TB)：每捲1000個。

6.3 捲帶規格

為S同S1選項（TA同TB）提供咗載帶嘅詳細尺寸。參數包括凹槽尺寸（A， B， Do， D1），帶距（Po， P1），帶厚（t），同總帶寬（W）。選項TA同TB喺捲帶送帶方向上唔同，呢個必須喺貼片機中正確配置。圖表顯示咗器件喺載帶凹槽內嘅方向。

7. 應用建議同設計考慮

使用EL827光耦合器進行設計時，必須考慮幾個因素以確保最佳性能同可靠性。

輸入電路設計：必須將一個限流電阻串聯喺輸入IRED上。佢嘅值係基於電源電壓（Vcc_in）、所需正向電流（IF）同二極管正向電壓（VF）計算得出：R_in = (Vcc_in - VF) / IF。選擇嘅IF會影響CTR、開關速度同器件壽命。建議喺或低於推薦嘅20mA進行連續操作。

輸出電路設計：光電晶體可以用喺開關（飽和）模式或線性（放大）模式。對於數字開關，一個上拉電阻（RL）連接喺集電極同輸出側電源電壓（Vcc_out）之間。RL嘅值會影響開關速度（較低RL = 更快，但較高IC）同電流消耗。確保輸出電流（IC）唔超過50mA最大值。對於線性應用，器件工作喺佢嘅放大區，但必須仔細考慮CTR嘅非線性同溫度依賴性。

隔離同佈局：為咗保持高隔離額定值，根據相關安全標準（例如IEC 60950-1， IEC 62368-1），喺PCB上輸入同輸出側銅走線之間保持足夠嘅爬電距離同電氣間隙。喺佈局中將光耦合器放置喺跨越隔離屏障嘅位置。

旁路同噪聲：對於噪聲敏感嘅應用或為咗提高開關電路嘅穩定性，考慮喺器件輸入同輸出側嘅電源引腳附近放置一個小型旁路電容（例如0.1 µF）。

8. 技術比較同常見問題

8.1 同其他光耦合器嘅區別

EL827嘅主要區別在於佢嘅高5000Vrms隔離電壓同寬CTR範圍（50-600%）。同基本嘅4腳光耦合器相比，8腳DIP為每個端子提供雙引腳，呢個可以改善電路板機械固定，並可能提供稍好嘅熱性能。表面貼裝（S， S1）同寬引腳（M）選項嘅可用性比好多單一封裝產品提供更多靈活性。全面嘅國際安全認證（UL， VDE等）對於需要認證嘅商業同工業產品嚟講係一個顯著優勢。

8.2 常見問題（基於參數）

問：CTR範圍50-600%對我嘅設計意味住乜嘢？

答：佢表示生產差異。你必須設計你嘅電路，使其能夠可靠地配合最小保證CTR（呢個情況下係50%）工作，以確保輸出喺所有條件下都能正確開關。如果你嘅設計需要特定靈敏度，你可能需要基於測量CTR（分檔）選擇器件，或者使用能夠補償變化嘅電路。

問：我可以用呢個嚟做模擬信號隔離嗎？

答：雖然可能（使用線性模式），但由於CTR相對於IF嘅非線性同佢強烈嘅溫度依賴性，並唔理想。對於精密模擬隔離，推薦專用嘅線性光耦合器或隔離放大器。

問：我點樣喺S同S1表面貼裝選項之間選擇？

答：S1"薄型"選項係為咗PCB組裝有嚴格高度限制嘅應用而設計。查閱規格書中嘅封裝尺寸圖紙以比較離板高度同總體尺寸。電氣特性係相同嘅。

問：開關時間似乎好慢（高達18µs）。呢個適合我嘅高速數字通信嗎？

答：對於PLC或微控制器接口中嘅標準數字I/O隔離，呢啲速度通常係足夠嘅。對於高速串行通信（例如USB， RS-485隔離），應該考慮快得多嘅數字隔離器（基於電容或磁耦合）或專門為Mbps範圍數據速率設計嘅高速光耦合器。

9. 操作原理同趨勢

9.1 基本操作原理

光耦合器通過將電信號轉換為光，將該光傳輸穿過電絕緣間隙，然後將光轉換返電信號嚟操作。喺EL827中，施加到輸入紅外發光二極管（IRED）嘅電流使其發射出紅外波長嘅光子（光）。呢啲光穿過透明絕緣模塑化合物並照射輸出側矽光電晶體嘅基區。入射光喺基區產生電子-空穴對，有效地充當基極電流，從而允許大得多嘅集電極電流流動。呢個集電極電流同入射光強度成正比，而入射光強度又同輸入二極管電流成正比，從而建立電流傳輸比（CTR）。關鍵點係輸入同輸出之間嘅唯一連接係光束，提供電氣隔離。

9.2 行業趨勢

光耦合器市場持續演變。關鍵趨勢包括推動更高數據速率以適應更快嘅工業通信協議同數字電源控制。仲有對更高集成度嘅需求，例如喺單一封裝中組合多個隔離通道或集成額外功能，如IGBT/MOSFET嘅柵極驅動器。此外，對增強可靠性嘅需求，特別係喺汽車同工業應用中，推動咗高溫性能同CTR長期穩定性嘅改進。雖然傳統基於光電晶體嘅耦合器（如EL827）由於其簡單性、成本效益同高電壓能力，仍然係基本隔離嘅主力，但新技術如電容同磁（巨磁阻）隔離器喺需要極高速、低功耗同強勁抗噪能力嘅應用中正獲得更多份額。