目錄
1. 產品概述
6N135、6N136、EL4502同EL4503係一個高速晶體管輸出光電耦合器（光隔離器）系列，專為需要快速數位訊號隔離嘅應用而設計。每個器件都集成咗一個紅外發光二極管（LED），光學耦合到一個高速光電探測器晶體管。呢個系列嘅核心優勢在於其專用引腳排列，將光電二極管偏置同輸出晶體管嘅集電極分開。呢種架構選擇顯著降低咗輸入晶體管嘅基極-集電極電容，令開關速度可以達到每秒1兆比特（1Mbit/s），比傳統基於光電晶體管嘅耦合器快幾個數量級。
呢啲器件採用標準8腳雙列直插式封裝（DIP），並提供寬引腳間距同表面貼裝配置選項。佢哋嘅特點係能夠喺寬廣嘅溫度範圍內工作，並且符合主要國際安全標準，因此適用於工業、電信同電力電子應用。
2. 技術參數深度客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義咗器件可能發生永久損壞嘅應力極限。唔建議器件持續喺或接近呢啲極限下工作。主要額定值包括：
- 輸入正向電流（IF)）：連續25 mA。峰值正向電流（IFP）喺50%佔空比同1ms脈衝寬度下額定為50 mA。
- 反向電壓（VR)）：輸入LED兩端最大5 V。
- 輸出電壓（VO)）：輸出引腳電壓範圍為-0.5 V至+20 V。
- 電源電壓（VCC)）：輸出側電源電壓範圍為-0.5 V至+30 V。
- 隔離電壓（VISO)）：5000 Vrms，持續1分鐘。呢個係一個關鍵嘅安全參數，測試時會將輸入側引腳（1-4）短路，輸出側引腳（5-8）短路。
- 工作溫度（TOPR)）：-55°C至+100°C。呢個寬廣範圍確保咗喺惡劣環境下嘅可靠性能。
- 總功耗（PTOT)）：200 mW，結合咗輸入同輸出功率限制。
2.2 電氣與傳輸特性
除非另有說明，否則呢啲參數保證喺0°C至70°C嘅工作溫度範圍內有效。佢哋定義咗器件喺正常工作條件下嘅性能。
- 正向電壓（VF)）：喺IF= 16 mA時，典型值為1.45V。呢個對於設計輸入側限流電路好重要。
- 電流傳輸比（CTR）：呢個係輸出晶體管集電極電流與輸入LED正向電流嘅比率，以百分比表示。6N135嘅最小CTR為7%（典型情況），而6N136、EL4502同EL4503嘅最小值為19%。呢個參數直接影響特定輸出電流所需嘅驅動電流。
- 邏輯低輸出電壓（VOL)）：器件處於導通狀態時輸出引腳嘅電壓。對於6N135，喺IF=16mA同IO=1.1mA時，保證低於0.4V（最大值）。對於6N136/EL450x，喺IO=3mA時低於0.4V。低VOL對於清晰嘅邏輯低訊號至關重要。
- 電源電流（ICCL、ICCH)）：ICCL係輸出為低電平（LED亮）時從VCC汲取嘅電流，典型值為140 µA。ICCH係輸出為高電平（LED熄）時嘅電流，典型值為0.01 µA，表示空閒狀態下功耗非常低。
3. 開關特性
呢啲參數量度咗器件嘅速度，係其主要區別所在。測試喺IF=16mA同VCC=5V下進行。
- 傳播延遲（tPHL、tPLH)）：呢個係輸入訊號邊緣與相應輸出響應之間嘅時間延遲。
- 6N135：tPHL（變低）典型值為0.35 µs（最大2.0 µs）；tPLH（變高）典型值為0.5 µs（最大2.0 µs），條件係RL=4.1kΩ。
- 6N136/EL450x：tPHL典型值為0.35 µs（最大1.0 µs）；tPLH典型值為0.3 µs（最大1.0 µs），條件係RL=1.9kΩ。
- 共模瞬態抗擾度（CMH、CML)）：呢個量度咗器件抑制隔離屏障兩側（輸入同輸出）同時出現嘅快速電壓瞬變（噪音）嘅能力。以每微秒伏特（V/µs）為單位指定。
- 6N135/6N136/EL4502：高電平同低電平狀態下最小1000 V/µs。
- EL4503：顯著更高，典型值為20,000 V/µs，最小值為15,000 V/µs，令其非常適合好似電機驅動器呢類噪音極高嘅環境。
4. 機械與封裝資訊
4.1 引腳配置
器件採用8腳DIP封裝。6N135/6N136同EL4502/EL4503嘅引腳排列略有不同，主要喺第7腳嘅功能上。
對於6N135 / 6N136：
- 無連接（NC）
- 陽極（輸入LED陽極）
- 陰極（輸入LED陰極）
- 無連接（NC）
- 地（輸出側地，GND）
- 輸出電壓（VOUT)
- 偏置電壓（VB） - 呢個引腳提供一個獨立連接，為內部光電二極管提供偏置，係實現高速嘅關鍵。
- 電源電壓（VCC)
對於EL4502 / EL4503：
- 無連接（NC）
- 陽極（輸入LED陽極）
- 陰極（輸入LED陰極）
- 無連接（NC）
- 地（輸出側地，GND）
- 輸出電壓（VOUT)
- 無連接（NC） - 注意：呢啲型號中第7腳無連接。
- 電源電壓（VCC)
5. 應用建議
5.1 典型應用場景
- 線路接收器與電信設備：隔離數位數據線路（例如RS-232、RS-485），以防止接地迴路並保護敏感電路免受浪湧影響。
- 電機驅動器與開關模式電源（SMPS）中嘅功率晶體管隔離：向高邊功率MOSFET/IGBT提供柵極驅動訊號，同時保持電氣隔離。高共模瞬態抗擾度（尤其係EL4503）喺呢度至關重要。
- 高速邏輯接地隔離：斷開工作喺不同電位嘅數位子系統之間嘅接地迴路，防止噪音耦合。
- 低速光電晶體管耦合器嘅替代品：升級現有設計以實現更高數據速率，而無需對電路進行重大更改。
- 家用電器與工業控制：將用戶界面微控制器與功率級隔離。
5.2 設計注意事項
- 輸入電流限制：必須使用一個外部電阻器與輸入LED串聯，以將正向電流（IF）限制喺所需值，通常約為16 mA以獲得最佳速度同CTR。電阻值計算為（電源電壓 - VF） / IF.
- 輸出上拉電阻器：需要喺VL（第6腳）同VOUT（第8腳）之間連接一個上拉電阻器（RCC）。其值會影響開關速度同輸出電流能力。規格書指定咗測試條件：6N135用RL=4.1kΩ，6N136/EL450x用1.9kΩ。較低嘅值會提高速度，但亦會增加功耗。
- 旁路電容器：喺輸出側嘅VCC同GND引腳附近放置一個0.1 µF陶瓷電容器，以去耦高頻噪音。
- 高共模抑制比（CMR）佈局：為保持高共模抑制比，應盡量減少電路板佈局中輸入側同輸出側之間嘅寄生電容。保持隔離屏障兩側嘅走線充分分離。
6. 技術比較與選型指南
呢個系列內嘅主要區別在於電流傳輸比（CTR）同共模抑制比（CMR）。
- 6N135 對比 6N136/EL4502：6N135嘅最小CTR較低（7% 對比 19%）。呢個意味住要達到相同嘅輸出電流擺幅，可能需要稍高嘅輸入電流。6N136/EL4502提供更好嘅餘量。
- EL4503 對比 其他型號：EL4503以其極高嘅共模瞬態抗擾度（最小15,000 V/µs）脫穎而出。呢個令其成為電氣噪音極高嘅應用（例如變頻驅動器（VFD）或工業電機控制器，呢類環境中快速電壓尖峰（dV/dt）好常見）嘅首選。
- 選型總結:
- 對於具有良好CTR嘅通用高速隔離：選擇6N136或EL4502。
- 如果成本係主要因素且較低CTR可以接受：6N135可能就夠用。
- 對於要求最苛刻、高噪音嘅電力電子環境：EL4503專為呢個角色而設計。
7. 常見問題（基於技術參數）
問：呢款光電耦合器相比標準4N35嘅主要優勢係咩？
答：速度。專用偏置引腳（6N135/136上嘅VB）架構降低咗內部電容，令器件能夠以1Mbit/s嘅速度工作，而好似4N35呢類標準光電晶體管耦合器通常限制喺100 kbit/s以下。
問：我可以用單個5V電源同時為輸入側同輸出側供電嗎？
答：從電氣上講係可以嘅，但咁樣就失去咗隔離嘅意義。要實現真正嘅隔離，輸入側（LED）同輸出側（探測器、VCC、GND）必須由獨立、無連接嘅電源或隔離式DC-DC轉換器供電。
問：點解有兩個唔同嘅推薦上拉電阻值（4.1kΩ 對比 1.9kΩ）？
答：器件唔同嘅CTR規格導致唔同嘅最佳工作點。CTR較低嘅6N135使用較高嘅上拉電阻器，以喺給定輸出低電壓規格下限制輸出電流，同時仍能達到目標速度。CTR較高嘅6N136/EL450x可以使用較低嘅電阻值，呢個可以進一步提高開關速度。
問：無鉛且符合RoHS對我嘅組裝過程意味住咩？
答：意味住器件製造時唔含鉛（Pb），並且符合有害物質限制指令。呢個令其可以用於喺有呢啲環保法規嘅地區銷售嘅產品中。焊接溫度額定值（260°C持續10秒）係針對無鉛焊接工藝指定嘅。
8. 原理簡介
晶體管輸出光電耦合器基於光學隔離原理工作。施加到輸入側嘅電流會令紅外發光二極管（LED）發光。呢啲光穿過封裝內嘅一個小間隙，照射到輸出側光電晶體管嘅基極區域。入射光子喺基極產生電子-空穴對，有效地充當基極電流。呢個光學基極電流令晶體管導通，允許更大嘅集電極電流從VCC流到輸出引腳，通過晶體管被拉低。當輸入電流為零時，LED熄滅，無光照射晶體管，佢保持喺關斷狀態，允許輸出引腳被外部電阻器拉高。呢個系列實現高速嘅關鍵在於，為內部光電二極管（為晶體管基極供電）提供獨立連接，呢個最小化咗通常會減慢光電晶體管速度嘅米勒電容。
9. 封裝與訂購資訊
器件遵循特定嘅部件編號方案：6N13XY(Z)-V或EL450XY(Z)-V.
- X：部件編號識別符（6N系列為5或6；EL450系列為2或3）。
- Y：引腳形式選項。
- 無：標準DIP-8（0.3" 排距），管裝，每管45個。
- M：寬引腳彎曲（0.4" 間距），管裝，每管45個。
- S：表面貼裝引腳形式。
- Z：帶裝與捲盤選項（例如TA）。與'S'選項一齊用於SMD部件，通常每捲1000個。
- V：可選後綴，表示包含VDE認證。
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。 |