8腳DIP高速10Mbit/s邏輯閘光耦合器EL263X系列規格書 - 10Mbps - 5000Vrms隔離 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

EL263X系列係一個高速、邏輯閘輸出光耦合器（光隔離器）家族。呢啲器件設計用喺提供輸入同輸出電路之間嘅電氣隔離，同時高速傳輸數字邏輯信號。核心功能係將輸入邏輯電平（高/低）轉換成相應但電氣隔離嘅輸出邏輯電平。

主要應用喺需要消除地迴路、抗干擾同電平轉換嘅場景。佢哋通常用嚟取代數據傳輸中嘅脈衝變壓器，提供一個固態、可能更可靠同更細嘅解決方案。

1.1 核心優勢同目標市場

EL263X系列專為需要高速數字信號完整性同強勁電氣隔離嘅應用而設計。佢嘅關鍵優勢嚟自其特定技術參數。

• 高速數據傳輸：最高數據速率達10 Mbit/s，傳播延遲通常約35-40 ns，適合現代數字通信接口、電腦外設同多路復用系統，呢啲系統對時序要求好高。
• 卓越抗干擾能力：最小共模瞬態抗擾度（CMTI）達10 kV/μs（EL2631），確保喺電氣嘈雜環境中可靠運行，例如開關電源同馬達驅動，呢啲環境喺隔離屏障兩邊經常出現大而快嘅電壓尖峰。
• 高隔離電壓：5000 V_rms隔離電壓提供強大嘅安全同保護屏障，適合工業控制系統、醫療設備同其他需要加強絕緣嘅應用。
• 寬溫工作：保證喺-40°C至+85°C範圍內性能，適合汽車、工業同戶外應用，呢啲應用會遇到極端溫度。
• 邏輯閘兼容性：輸出直接兼容標準邏輯系列（LSTTL、TTL、5V CMOS），簡化接口設計，唔需要額外緩衝電路。

目標市場包括工業自動化、電源（AC-DC、DC-DC轉換器）、數據採集系統、通信接口嘅設計師，以及任何需要數字信號電氣隔離以確保安全、降低噪音或進行電平轉換嘅電子系統。

2. 深入技術參數分析

規格書提供全面嘅電氣同開關特性。詳細解讀對於正確電路設計至關重要。

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。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。輸入紅外LED必須用限流電阻驅動，確保I_F保持低於呢個值。
• 輸出電源電壓（V_CC）：7.0 V。呢個係可以施加到輸出側V_CC腳（第8腳）嘅絕對最大電壓。
• 輸出電壓（V_O）：7.0 V。輸出腳（6、7）上嘅電壓唔可以超過呢個限制。
• 隔離電壓（V_ISO）：5000 V_rms持續1分鐘。呢個係輸入（腳1-4）同輸出（腳5-8）部分之間隔離屏障介電強度嘅測試參數。
• 焊接溫度（T_SOL）：260°C持續10秒。呢個指導回流焊接曲線，表示封裝體可以承受嘅峰值溫度。

2.2 電氣同傳輸特性

呢啲參數定義器件喺正常工作條件下（T_A= -40°C至85°C）嘅性能。

• 正向電壓（V_F）：典型值1.4V，當I_F=10mA時。用嚟計算從電壓源驅動時嘅輸入串聯電阻（例如，R_limit= (V_source- V_F) / I_F）。
• 低電平輸出電壓（V_OL）：最大值0.6V，當I_F=5mA同I_OL=13mA時。呢個定義輸出喺保持有效邏輯低電壓嘅同時吸收電流嘅能力。
• 輸入閾值電流（I_FT）：最大值5mA。呢個係保證輸出切換到有效邏輯低狀態（V_O <0.6V）所需嘅輸入電流。設計應該使用顯著高於呢個值嘅I_F（例如，測試條件中顯示嘅7.5mA或10mA）以留出餘量。
• 電源電流（I_CCH、I_CCL）：輸出IC嘅靜態電流。I_CCL（輸出低）略高於I_CCH（典型值約12.5mA），因為輸出晶體管處於活動狀態（典型值約14.5mA）。

2.3 開關特性

呢啲參數對於高速電路中嘅時序分析至關重要。測試條件：V_CC=5V，I_F=7.5mA，C_L=15pF，R_L=350Ω。

• 傳播延遲（t_PLH、t_PHL）：從輸入電流穿過3.75mA到輸出電壓穿過1.5V嘅時間。t_PLH（輸入高到低轉為輸出低到高）典型值35 ns，最大值100 ns。t_PHL典型值40 ns，最大值100 ns。不對稱性（典型值5 ns）會導致脈衝寬度失真。
• 脈衝寬度失真（PWD）：|t_PHL- t_PLH|，最大值35 ns。呢個係傳播延遲嘅差異，可能導致輸出脈衝寬度同輸入脈衝寬度唔同。喺時鐘或精確時序信號傳輸中至關重要。
• 上升/下降時間（t_r、t_f）： t_r（10%至90%）典型值40 ns。t_f（90%至10%）典型值10 ns。更快嘅下降時間係有源下拉電路嘅典型特徵。
• 共模瞬態抗擾度（CMTI）：呢個係關鍵隔離參數。EL2631保證最小10,000 V/μs（典型值20,000 V/μs），而EL2630保證5,000 V/μs。佢測量輸出狀態對輸入同輸出地之間快速電壓瞬變嘅抗擾度。高CMTI可以防止喺嘈雜環境中錯誤切換。

3. 性能曲線分析

雖然提供嘅PDF摘錄提到第5頁嘅典型電光特性曲線，但具體圖表並未包含喺文本中。通常，光耦合器嘅呢類曲線包括：

• 電流傳輸比（CTR）對正向電流：顯示耦合輸出電流相對於輸入LED電流嘅效率，雖然對於邏輯閘輸出，呢個係IC內部嘅。
• 傳播延遲對溫度：說明信號時序參數喺工作溫度範圍內點樣變化。
• 正向電壓對溫度：顯示負溫度係數（V_F/T_A≈ -1.8 mV/°C），呢個對於恆流驅動設計好重要。
• 輸出電壓對輸出電流（吸收/提供）：會詳細說明輸出驅動器嘅能力。

設計師應該查閱製造商嘅完整規格書以獲取呢啲圖表，了解性能邊界同降額。

4. 機械、封裝同組裝資訊

4.1 腳位配置同原理圖

器件封裝喺標準8腳雙列直插封裝（DIP）中。

• 腳位定義：
  1. 陽極1
  2. 陰極1
  3. 陰極2
  4. 陽極2
  5. 地（GND）
  6. 輸出電壓2（V_OUT2)
  7. 輸出電壓1（V_OUT1)
  8. 電源電壓（V_CC)
• 真值表（正邏輯）：輸入高 = 輸出低；輸入低 = 輸出高。雙陽極/陰極腳允許靈活連接輸入LED。
• 關鍵旁路：一個0.1 µF（或更大）具有良好高頻特性嘅陶瓷電容必須連接喺V_CC（腳8）同GND（腳5）之間，盡可能靠近器件腳位。呢個對於穩定運行同最小化開關噪音至關重要。

4.2 焊接同處理

焊接嘅絕對最大額定值係260°C持續10秒。呢個對應標準無鉛回流曲線。對於波峰焊或手工焊接，應該控制接觸時間同溫度以防止封裝損壞。處理期間應該遵守標準ESD（靜電放電）預防措施。

5. 應用指南同設計考慮

5.1 典型應用電路

EL263X用途廣泛。關鍵應用包括：

• 數字接口隔離：隔離微控制器同唔同電源域或嘈雜環境中外設之間嘅UART、SPI或I2C線路。
• 開關電源反饋：將反饋誤差信號從次級（輸出）側隔離到初級側控制器，提供安全隔離同抗電源開關瞬變干擾能力。
• 數據線中嘅地迴路斷路器：防止具有獨立地嘅系統之間通信鏈路中嘅環流同噪音。
• 帶隔離嘅邏輯電平轉換器：轉換電平（例如，3.3V至5V），同時提供電氣隔離。

5.2 關鍵設計考慮

• 輸入電流設定：根據速度同餘量選擇I_F。測試條件係7.5mA。使用10-16 mA可以提供更快開關同更好噪音餘量，但會增加功耗。始終使用串聯電阻：R_IN= (V_DRIVE- V_F) / I_F。記住V_F隨溫度降低。
• 輸出負載：測試負載係350Ω連接至V_CC。輸出可以吸收最小13mA（I_OL條件）同時保持V_OL <0.6V。唔好超過最大輸出電流（I_O= 50 mA）。
• 電源去耦：0.1 µF旁路電容係冇得傾。冇咗佢可能導致振盪、錯誤觸發或CMTI性能下降。
• 高CMTI佈局：為達到額定CMTI，最小化隔離屏障上嘅寄生電容。喺PCB上物理分開輸入同輸出走線。遵循製造商對於5000V_rms isolation.
• 隔離推薦嘅爬電距離同電氣間隙。選擇EL2630對比EL2631：

主要區別係保證嘅CMTI。喺具有極高dV/dt噪音嘅應用中使用EL2631，例如馬達驅動或高功率逆變器。EL2630適合要求冇咁高嘅環境。

6. 技術比較同差異化

• 同標準4N25/4N35系列光耦合器（晶體管輸出）相比，EL263X為數字系統提供決定性優勢：速度：<10 Mbit/s對比晶體管輸出耦合器通常嘅
• 100 kbit/s。輸出類型：
• 具有有源上拉同下拉嘅邏輯閘輸出提供乾淨、快速嘅邊緣同直接邏輯兼容性，唔似需要外部上拉電阻且速度較慢嘅開集電極晶體管輸出。CMTI：

指定同保證嘅高CMTI（10 kV/µs）係工業穩健性嘅關鍵指標，基本耦合器中通常冇指定或低好多。

同其他高速耦合器或數字隔離器（基於電容或磁耦合）相比，像EL263X咁樣嘅光耦合器具有基於易理解光學技術嘅優勢，對磁場具有高固有抗擾度。

7. 常見問題（基於參數）

問：我可以達到嘅最大數據速率係幾多？_PHL答：器件特性適用於10 Mbit/s操作。限制因素係傳播延遲同脈衝寬度失真。對於50%佔空比方波，最大頻率約為1/(2 * t_PLH)或1/(2 * t

)，取較小者。使用最大延遲（100 ns），呢個給出約5 MHz。然而，對於不歸零（NRZ）數據，10 Mbit/s速率係有效嘅。

問：點解旁路電容係必須嘅？_CC答：內部輸出級嘅高速開關導致V

線上突然嘅電流尖峰。冇本地、低電感電容，呢啲尖峰可能導致內部電源電壓下降或尖峰，從而引起不穩定運行、降低噪音餘量，同無法滿足CMTI規格。

問：我可以直接用微控制器腳驅動輸入嗎？答：可以，但係你必須_F使用限流電阻。典型微控制器腳喺3.3V或5V時可以提供/吸收足夠電流。例如，要從3.3V腳獲得I

≈ 10mA：R = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω（使用180Ω或200Ω標準值）。始終驗證MCU腳嘅電流能力。

問：可選通輸出功能係咩意思？

答：呢個指將輸出強制進入高阻抗狀態嘅能力。雖然提供嘅真值表冇顯示禁用功能，但一啲邏輯閘光耦合器具有輸出使能腳。EL263X描述提到佢，但腳位定義同表格冇顯示專用腳位。設計師應該確認特定型號中呢個功能嘅實現。

8. 實戰設計案例分析場景：

喺具有馬達噪音嘅工業環境中，隔離3.3V傳感器節點同5V系統控制器之間嘅1 Mbit/s UART信號。

1. 設計步驟：器件選擇：
2. 選擇EL2631，因為佢具有更高保證CMTI（10 kV/µs）以承受附近馬達嘅噪音。輸入電路：_F3.3V傳感器嘅TX腳驅動光耦合器輸入。計算I_IN= 10mA嘅串聯電阻：R
3. = (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω。使用180Ω電阻。連接陽極（腳1或4）到電阻，陰極（腳2或3）到傳感器GND。輸出電路：_CC從控制器側供電V_CC= 5V。將0.1 µF陶瓷電容直接放置喺腳8（V
4. ）同腳5（GND）之間。連接輸出腳（6或7）到5V控制器嘅RX腳。如果需要，可以添加串聯電阻（例如，100Ω）以限制電流，但對於邏輯輸入並非嚴格必需。PCB佈局：_{將光耦合器放置喺PCB上嘅隔離間隙上。確保所有輸入側同輸出側銅澆注、元件同走線之間嘅爬電距離/電氣間隙大於8mm（請諮詢5000V}rms
5. 嘅安全標準）。保持旁路電容引腳非常短。驗證：<使用呢個設置，來自傳感器TX嘅邏輯高（3.3V）將點亮LED，導致輸出變低（

0.6V），5V控制器將其讀取為邏輯低。信號被反相，如果需要可以喺軟件中糾正。

9. 工作原理_CCEL263X基於光耦合原理運行。電氣輸入信號驅動紅外發光二極管（LED）。當正向偏置時，LED發射紅外光。呢啲光穿過透明隔離屏障（通常係模製塑料間隙）。喺另一邊，單片矽光電探測器同集成電路檢測呢啲光。IC包括高增益放大器、用於抗干擾嘅施密特觸發器，同圖騰柱輸出驅動級。驅動器根據光嘅存在與否主動將輸出腳拉高（朝向V

）或拉低（朝向GND），產生一個乾淨、有緩衝嘅邏輯信號，該信號同輸入電氣隔離。隔離屏障提供高耐壓能力同防止地迴路。

10. 技術趨勢

• 光耦合器技術持續發展。同EL263X等器件相關嘅趨勢包括：更高速度：
• 持續開發旨在實現超過50 Mbit/s甚至達到100+ Mbit/s範圍嘅數據速率，以適應現代高速串行接口。更低功耗：_F降低輸入LED電流要求（I_CC）同輸出電源電流（I
• ）以滿足便攜式同節能設備嘅需求。增強集成：
• 喺單一封裝中組合多個隔離通道（雙通道、四通道），以節省電路板空間同成本，適用於像SPI或隔離GPIO等多線接口。改進CMTI：
• 隨著功率電子開關速度提高（例如，使用SiC同GaN晶體管），對具有更高CMTI額定值（25-100 kV/µs）嘅隔離器需求增長以保持可靠性。封裝小型化：

從通孔DIP封裝轉向表面貼裝選項，如SOIC-8甚至更細嘅寬體SOIC封裝，以適應更密集嘅PCB設計。