8腳SOP雙通道高速10Mbit/s邏輯閘光電耦合器EL063X系列規格書 - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

EL063X系列係一個雙通道高速邏輯閘光電耦合器（光隔離器）家族。呢啲器件設計用於喺兩個電路之間提供穩健嘅電氣隔離同高速數碼信號傳輸。核心功能係透過使用紅外發光二極管（LED）光學耦合到具有邏輯閘輸出嘅高速集成光電探測器，嚟跨越隔離屏障傳輸邏輯電平信號。呢個設計有效咁斷開接地迴路、防止噪音傳輸，並保護敏感電路免受電壓尖峰或接地電位差嘅影響。

呢個元件嘅主要應用領域包括工業自動化、通訊接口、電源控制同電腦外圍設備，呢啲場合需要可靠、抗噪音嘅信號傳輸。單一封裝內嘅雙通道配置為差分信號應用或隔離多條控制線路提供咗節省空間嘅優勢同匹配嘅通道特性。

2. 技術參數詳解

電氣同光學參數定義咗光電耦合器嘅工作邊界同性能。

2.1 絕對最大額定值

呢啲係任何情況下都唔可以超過嘅應力極限，即使係瞬間都唔得。喺呢啲額定值之外操作器件可能會導致永久損壞。

• 輸入正向電流（I_F)）：20 mA DC/平均值。呢個限制咗通過輸入LED嘅最大電流。
• 輸入反向電壓（V_R)）：5 V。輸入LED可以承受嘅最大反向偏壓電壓。
• 輸出電流（I_O)）：50 mA。輸出晶體管可以吸入嘅最大電流。
• 輸出電壓（V_O）及電源電壓（V_CC)）：7.0 V。可以施加到輸出側腳位嘅最大電壓。
• 隔離電壓（V_ISO)）：3750 V_rms，持續1分鐘。呢個係一個關鍵嘅安全參數，表示輸入同輸出側之間隔離屏障嘅介電強度，測試時將腳位1-4短路埋一齊，腳位5-8短路埋一齊。
• 工作溫度（T_OPR)）：-40°C 至 +100°C。保證器件能夠正常運作嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度（T_STG)）：-55°C 至 +125°C。

2.2 電氣特性

呢啲參數喺指定嘅工作條件下得到保證（除非註明，否則Ta = -40°C 至 85°C）。

2.2.1 輸入特性

• 正向電壓（V_F)）：典型值1.4V，喺I_F= 10 mA時最大值為1.8V。呢個用於計算輸入LED驅動電路所需嘅串聯電阻。
• V_F嘅溫度係數：約為 -1.8 mV/°C。LED正向電壓隨溫度升高而降低。
• 輸入電容（C_IN)）：典型值60 pF。呢個寄生電容會影響輸入側嘅高頻性能。

2.2.2 輸出及傳輸特性

• 電源電流（I_CCH/I_CCL)）：輸出IC消耗嘅靜態電流。I_CCH（輸出高電平）典型值為13 mA（最大18 mA）。I_CCL（輸出低電平）喺V_CC= 5.5V時典型值為15 mA（最大21 mA）。呢個對於功率預算計算好重要。
• 高電平輸出電流（I_OH)）：輸出可以提供最大100 µA嘅電流，同時保持高邏輯電平（V_O接近V_CC）。呢個係一個弱嘅源電流能力。
• 低電平輸出電壓（V_OL)）：喺I_F= 5mA 同 I_CL= 13mA時，最大值為0.6V。呢個定義咗當輸出晶體管主動吸入電流時嘅電壓電平，確保與TTL/CMOS邏輯低閾值兼容。
• 輸入閾值電流（I_FT)）：最大值5 mA。呢個係保證輸出切換到有效低狀態（V_O≤ 0.6V）所需嘅輸入電流。設計師必須確保驅動電路提供至少呢個電流，以實現可靠嘅切換。

2.3 開關特性

呢啲參數定義咗高速數碼性能，喺標準測試條件下測量（Ta=25°C, V_CC=5V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω）。

• 傳播延遲（t_PHL, t_PLH)）：每個最大100 ns。t_PHL係從輸入LED開啟（電流上升）到輸出下降嘅延遲。t_PLH係從輸入LED關閉（電流下降）到輸出上升嘅延遲。呢啲延遲限制咗最大數據速率。
• 脈衝寬度失真（|t_PHL– t_PLH|））：最大值35 ns。上升同下降延遲之間嘅呢種不對稱性會扭曲傳輸脈衝嘅佔空比，對於時序敏感嘅應用至關重要。
• 輸出上升/下降時間（t_r, t_f)）：t_r典型值為40 ns（10% 至 90%），t_f典型值為10 ns（90% 至 10%）。更快嘅下降時間係有源下拉輸出級嘅特徵。
• 共模瞬變抗擾度（CMTI））：呢個係喺嘈雜環境（例如電機驅動器或開關電源）中抗噪音嘅關鍵參數。佢測量器件抑制喺隔離屏障上出現嘅快速電壓瞬變嘅能力。
  • EL0630）：最小值5000 V/µs。
  • EL0631）：最小值10000 V/µs。呢個更高嘅CMTI使EL0631適合於電氣噪音更嚴重嘅要求更高嘅應用。
  • 抗擾度係針對輸出高電平（CM_H）同輸出低電平（CM_L）狀態指定嘅，確保輸出喺瞬變事件期間唔會錯誤地切換。

3. 性能曲線分析

雖然提供嘅PDF摘錄提到"典型電光特性曲線"，但具體圖表並未包含喺文本中。通常，光電耦合器嘅呢類曲線會包括：

• 電流傳輸比（CTR）與正向電流（I_F)）嘅關係：顯示唔同驅動水平下光學耦合嘅效率（輸出電流 / 輸入電流）。
• 傳播延遲與正向電流（I_F)）嘅關係：說明開關速度點樣隨LED驅動電流變化。更高嘅I_F通常會減少傳播延遲。
• 傳播延遲與溫度嘅關係：顯示開關速度嘅溫度依賴性。
• 輸出飽和電壓與輸出電流嘅關係：描述輸出晶體管喺吸入電流時嘅性能。

設計師應該參考帶有圖表嘅完整規格書，以理解呢啲關係，從而優化佢哋嘅特定應用，例如喺速度同LED電流/功耗之間進行權衡。

4. 機械及封裝資料

器件封裝喺標準嘅8腳小型外廓封裝（SOP或SOIC）中。呢個表面貼裝封裝符合常見嘅SO8佔位面積，便於PCB佈局同組裝。

4.1 腳位配置

腳位配置如下：

• 腳位1：陽極（通道1輸入LED）
• 腳位2：陰極（通道1輸入LED）
• 腳位3：陰極（通道2輸入LED）
• 腳位4：陽極（通道2輸入LED）
• 腳位5：地（GND）- 輸出側公共端。
• 腳位6：V_OUT2（通道2輸出）
• 腳位7：V_OUT1（通道1輸出）
• 腳位8：V_CC（輸出側電源電壓，典型值+5V）

重要注意事項：輸入同輸出側係完全隔離嘅。腳位1-4位於隔離輸入側，腳位5-8位於隔離輸出側。PCB佈局必須喺呢兩組腳位同佢哋相關嘅走線之間保持足夠嘅爬電距離同電氣間隙，以保持隔離等級。

5. 焊接及組裝指引

器件適合標準表面貼裝組裝工藝。

• 焊接溫度：最大允許焊接溫度為260°C，持續10秒。呢個與典型嘅無鉛回流焊接曲線兼容。
• 濕度敏感性：雖然摘錄中無明確說明，但大多數塑料封裝嘅SMD都有濕度敏感等級（MSL）。正確處理、必要時烘烤以及按照製造商指引儲存，對於防止回流期間出現"爆米花"現象至關重要。
• 輸出旁路：一個關鍵嘅設計註釋（*3）指定，V_CC電源腳位（8）必須用一個0.1 µF或更大嘅電容（具有良好高頻特性嘅陶瓷或固態鉭電容）進行旁路。呢個電容必須盡可能靠近腳位8（V_CC）同腳位5（GND）放置，以確保穩定運行並最小化電源軌上嘅開關噪音。

6. 應用建議

6.1 典型應用電路

規格書列出咗幾個關鍵應用：

• 接地迴路消除：主要功能，隔離兩個子系統嘅接地，以防止環流同噪音。
• 邏輯電平轉換/接口：可以喺唔同邏輯系列（例如，從LSTTL到TTL或5V CMOS）之間提供接口，同時提供隔離。
• 數據傳輸及線路接收器：適合用於隔離串行數據鏈路（例如，RS-232、RS-485隔離）、數碼I/O隔離同多路復用。
• 開關電源反饋：喺反激式或其他隔離式轉換器拓撲中，將反饋信號從次級（輸出）側隔離到初級（控制器）側。
• 脈衝變壓器替代：為跨越隔離屏障傳輸數碼脈衝提供一種固態、可能更可靠同更緊湊嘅替代方案。
• 電腦外圍設備接口：隔離去/來自打印機、工業I/O卡或其他外圍設備嘅信號。

6.2 設計考慮因素

• 輸入驅動電路：必須根據輸入電源電壓（V_IN）、所需正向電流I_F同LED V_F計算一個串聯電阻。R_series= (V_IN- V_F) / I_F。I_F必須 ≥ I_FT以保證切換，並且可以增加到絕對最大額定值以提高速度，但代價係更高嘅功耗。
• 輸出負載：輸出設計用於驅動標準邏輯負載。上拉電阻R_L（連接喺V_CC同輸出腳位之間）設定邏輯高電平同上升時間。較小嘅R_L提供更快嘅上升時間，但當輸出為低電平時會增加功耗。測試條件使用R_L=350Ω。
• 功耗：計算輸入側（P_D= V_F* I_F）同輸出側嘅總功耗，以確保佢保持喺限制範圍內，特別係喺高溫下。
• 通道選擇：對於需要更高共模噪音抗擾度（CMTI ≥ 10,000 V/µs 對比 5,000 V/µs）嘅應用，選擇EL0631而非EL0630。

7. 技術比較及差異

EL063X系列通過幾個關鍵特點喺市場上與眾不同：

• 高速：10 Mbit/s能力同傳播延遲≤100 ns使其屬於高速光電耦合器類別，適合快速數碼通訊。
• SOP-8封裝內嘅雙通道：喺緊湊、標準嘅封裝中集成兩個隔離通道，與兩個單通道器件相比節省電路板空間。
• 高CMTI：特別係EL0631嘅10 kV/µs最小CMTI，喺電氣嘈雜環境（如工業電機驅動器）中係一個顯著優勢，低CMTI光耦喺呢啲環境中可能會故障。
• 寬溫工作範圍：保證從-40°C到85°C嘅性能，工作範圍高達100°C，適合工業同汽車應用。
• 全面嘅安全認證：器件獲得主要國際安全機構（UL、cUL、VDE、SEMKO等）嘅認證，呢啲通常係受監管市場中終端產品嘅強制性要求。
• 環境合規性：佢係無鹵素（Br/Cl限制）、無鉛、符合RoHS同REACH，符合現代環境法規。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：用呢個光電耦合器我可以達到嘅最大數據速率係幾多？

答：10 Mbit/s規格同100 ns最大傳播延遲表明，對於NRZ數據，最大理論數據速率約為5-10 Mbps。實際上，可實現嘅速率取決於特定波形、上升/下降時間同脈衝寬度失真。為咗可靠運行，保守嘅設計目標通常係1-5 Mbps。

問：我點樣喺EL0630同EL0631之間選擇？

答：主要區別在於共模瞬變抗擾度（CMTI）。如果你嘅應用涉及顯著嘅開關噪音（例如，靠近電機驅動器、高功率逆變器、嘈雜電源），EL0631（10 kV/µs）提供更優越嘅噪音抗擾度。對於噪音較少嘅環境，EL0630（5 kV/µs）可能就足夠。

問：點解V_CC?

上需要一個旁路電容？_CC答：輸出級嘅高速切換會導致V_CC線上出現瞬間電流尖峰。本地旁路電容為呢個電流提供一個低阻抗源，防止V

上出現電壓下降或尖峰，呢啲可能會導致運行不穩定或噪音輻射。將其靠近腳位放置對於有效性至關重要。

問：我可以用呢個器件嚟隔離模擬信號嗎？答：唔得。呢個係一個邏輯閘

光電耦合器。輸出係一個數碼邏輯電平（高或低），唔係輸入電流嘅線性表示。對於模擬隔離，需要一個線性光電耦合器（具有光電晶體管或光電二極管輸出）。

問：描述中提到嘅"可選通輸出"嘅目的係咩？

答：雖然呢個摘錄中無詳細說明，但可選通輸出通常意味著輸出級有一個使能或選通控制。呢個允許通過第三個控制信號打開/關閉或鎖存輸出，呢個對於多路復用應用或降低功耗可能有用。呢度嘅腳位配置無顯示獨立嘅選通腳位，所以呢個功能可能喺內部以特定模式集成，或者可能指輸出由輸入信號本身使能。

9. 工作原理_F工作原理基於光電轉換。當足夠嘅正向電流（I_L）施加到輸入紅外發光二極管（IRED）時，佢會發射光子。呢啲光子穿過透明嘅隔離屏障（通常係模塑塑料化合物）。喺輸出側，一個高速矽光電探測器集成電路接收呢啲光。呢個IC包含一個將光轉換回光電流嘅光電二極管。然後呢個光電流由內部放大器同比較器電路（"邏輯閘"）處理，以產生乾淨、明確嘅數碼輸出電壓。當輸入LED開啟時，輸出被驅動到邏輯低狀態（通常通過有源下拉晶體管）。當輸入LED關閉時，輸出電路將腳位拉到邏輯高狀態（通過外部上拉電阻R

）。呢個正邏輯操作總結喺提供嘅真值表中：輸入高 = 輸出低，輸入低 = 輸出高。

10. 行業趨勢及背景

• 像EL063X系列咁樣嘅光電耦合器嘅發展，係由電子領域嘅幾個關鍵趨勢推動嘅：對更高速度同帶寬嘅需求
• ：隨著工業網絡（EtherCAT、PROFINET IRT）同通訊接口加速，隔離器必須跟上步伐。從千比特到兆比特，而家邁向10+兆比特速度嘅趨勢係明顯嘅。增加嘅噪音抗擾度
• ：工業同汽車環境變得更加電氣複雜，需要具有更高CMTI等級嘅隔離器，以確保喺來自電機驅動器、開關電源同RF源嘅噪音中可靠運行。小型化同集成²：SOP-8封裝中嘅雙通道設計反映咗節省PCB空間同減少元件數量嘅需求。進一步嘅趨勢包括集成更多通道（四通道隔離器）或將隔離同其他功能（如ADC驅動器或I
• C電平轉換）結合。增強嘅安全同可靠性標準
• ：跨行業更嚴格嘅安全法規推動咗對具有更高隔離電壓、更長工作壽命同來自UL、VDE同CQC等機構嘅穩健認證嘅元件嘅需求。替代隔離技術₂：雖然光電耦合器已經成熟，但佢哋面臨來自電容隔離器（使用SiO

屏障）同磁隔離器（巨磁阻或基於變壓器）嘅競爭，呢啲技術喺速度、功耗同集成密度方面可以提供優勢。然而，由於其高CMTI、簡單性同易於理解嘅可靠性，光電耦合器仍然保持強勁地位。