EL101XH-G 光電晶體光耦合器規格書 - 4腳SOP封裝 - 8mm爬電距離 - 5000Vrms隔離 - 無鹵素

1. 產品概覽

EL101XH-G系列係一類高性能光電晶體光耦合器，專為要求嚴格嘅電子應用中提供可靠信號隔離而設計。呢啲器件旨在喺輸入同輸出電路之間建立一個穩固嘅電氣隔離屏障，防止地迴路、電壓尖峰同噪聲喺系統唔同部分之間傳播。核心功能係透過一個紅外發光二極管光學耦合到一個矽光電晶體探測器來實現，全部封裝喺一個緊湊嘅4腳小型封裝 (SOP) 內。

呢個系列嘅一個關鍵區別特徵係佢嘅8毫米長爬電距離，呢個設計顯著提升咗需要高隔離電壓應用中嘅安全性同可靠性。呢個設計，結合5000 V_rms隔離電壓額定值，令到呢個系列適合用於工業控制系統、電源同電器，喺呢啲應用中用戶安全同設備保護至關重要。呢啲器件亦製造為無鹵素，通過限制溴 (Br) 同氯 (Cl) 含量來符合環保法規。

EL101XH-G系列嘅目標市場廣泛，涵蓋工業自動化、電信、測量儀器同消費電器。典型應用包括可編程邏輯控制器 (PLC) I/O模組中嘅隔離、電信設備中嘅信號傳輸、測量儀器中嘅接口隔離，以及風扇暖爐等家用電器中嘅安全隔離。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能發生永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或接近呢啲極限操作並唔保證。

輸入正向電流 (I_F): 50 mA (連續)。呢個係可以通過輸入紅外LED嘅最大直流電流。
峰值正向電流 (I_FP): 1 A，持續1 µs脈衝。呢個額定值對於承受開關事件期間嘅短暫電流浪湧至關重要。
輸入反向電壓 (V_R): 6 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會損壞LED。
輸出集電極-發射極電壓 (V_CEO): 80 V。呢個係當基極 (由光驅動) 開路時，光電晶體嘅集電極相對於其發射極可以承受嘅最大電壓。
總功耗 (P_TOT): 250 mW。呢個係整個器件可以耗散嘅最大總功率，限制咗輸入電流/電壓同輸出電流/電壓嘅乘積。
隔離電壓 (V_ISO): 5000 V_rms，持續1分鐘。呢個關鍵安全參數係喺將腳1同2短路、腳3同4短路嘅情況下進行測試，喺呢兩組之間施加高壓。
工作溫度 (T_OPR): -55°C 至 +125°C。呢個寬廣範圍確保咗喺惡劣工業同汽車環境中嘅功能性。
焊接溫度 (T_SOL): 260°C，持續10秒。呢個指引回流焊接過程。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗器件喺正常工作條件下嘅性能 (除非註明，T_a= 25°C)。

2.2.1 輸入特性 (LED側)

正向電壓 (V_F): 典型值1.2V，喺I_F= 10 mA時最大值為1.4V。呢個用於計算所需嘅限流電阻。
反向電流 (I_R): 喺V_R= 6V時最大值為10 µA，表明良好嘅二極管漏電特性。
輸入電容 (C_in): 典型值50 pF。呢個影響輸入側嘅高頻開關性能。

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= 48V，I_F= 0mA時最大值為200 nA。呢個係LED關閉時嘅漏電流，對於斷態信號完整性好重要。
集電極-發射極擊穿電壓 (BV_CEO): 喺I_C= 0.1mA時最小值為80V，確認咗高電壓能力。
集電極-發射極飽和電壓 (V_CE(sat)): 喺I_F= 10mA，I_C= 1mA時最大值為0.3V。當輸出用作"開"狀態嘅開關時，低飽和電壓係理想嘅。

2.2.3 傳輸特性

呢啲參數定義咗輸入同輸出之間嘅耦合效率同速度。

電流傳輸比 (CTR): 呢個係核心性能指標，定義為喺指定條件下 (V_C/ I_F) * 100% (V_CE=5V, I_F=5mA)。EL101XH-G系列提供多種CTR等級：
- EL1010H: 50% 至 600% (寬範圍)
- EL1011H: 100% 至 200%
- EL1017H: 80% 至 160%
- EL1018H: 130% 至 260%
- EL1019H: 200% 至 400%
較高嘅CTR等級允許使用較低嘅輸入LED電流來達到相同嘅輸出電流，從而提高電源效率。
隔離電阻 (R_IO): 喺500V DC時最小值為5 x 10¹⁰Ω。呢個極高嘅電阻確認咗內部絕緣材料嘅質量。
浮動電容 (C_IO): 最大值1.0 pF。呢個低封裝間電容係喺嘈雜環境中實現高共模瞬態抗擾度 (CMTI) 嘅關鍵。
開關時間: 測試條件為V_CE=5V, I_C=5mA, R_L=100Ω。
- 開啟時間 (t_on): 典型值12 µs。
- 關閉時間 (t_off): 典型值10 µs。
- 上升時間 (t_r) 同下降時間 (t_f): 各自最大值為18 µs。
呢啲速度適合用於中等頻率 (幾十kHz) 嘅數字信號隔離。

3. 分級系統說明

EL101XH-G系列採用基於CTR嘅分級系統，呢個係型號之間嘅主要區別。型號EL101XH-G中嘅"X"表示CTR等級 (0, 1, 7, 8, 9)。每個等級對應特定嘅最小同典型CTR範圍，詳見第2.2.3節。呢個允許設計師根據其應用所需嘅精確增益選擇器件。選擇較高CTR等級 (例如EL1019H) 可以降低輸入LED所需嘅驅動電流，從而降低功耗同發熱。相反，對於有充足驅動電流可用嘅應用，較低CTR等級可能已經足夠。

4. 性能曲線分析

雖然PDF顯示有"典型電光特性曲線"，但文本內容並未提供具體圖表。通常，呢類規格書會包含顯示以下關係嘅曲線：

CTR 對比正向電流 (I_F): 呢條曲線顯示電流傳輸比如何隨LED驅動電流變化。CTR通常喺非常高的I_F時會因發熱同效率下降而降低。
CTR 對比環境溫度 (T_a): 呢條係熱設計嘅關鍵曲線。光電晶體耦合器嘅CTR通常具有負溫度係數，意味住佢會隨溫度升高而降低。設計師必須喺整個工作溫度範圍內考慮呢個降額。
集電極電流對比集電極-發射極電壓 (I_C-V_CE): 呢啲輸出特性曲線，針對唔同輸入電流 (I_F) 繪製，顯示光電晶體嘅工作區域 (飽和區、放大區)。
正向電壓對比正向電流 (V_F-I_F): 標準LED I-V曲線，對於輸入側嘅熱管理有用。

設計師應查閱帶有圖形繪圖嘅官方規格書，以準確模擬器件喺非標準條件下嘅行為。

5. 機械與封裝資料

5.1 腳位配置

4腳SOP封裝具有以下腳位定義：

輸入紅外LED嘅陽極
。輸入紅外LED嘅陰極
。輸出光電晶體嘅發射極
。輸出光電晶體嘅集電極

。呢個係光電晶體光耦合器嘅標準配置。

5.2 封裝尺寸與焊盤佈局

器件描述為"緊湊型4腳SOP，高度2.2毫米"。PDF包含"封裝尺寸"圖同"表面貼裝推薦焊盤佈局"。焊盤佈局建議僅供參考，規格書明確建議設計師根據其特定PCB製造工藝同熱要求修改焊盤尺寸。適當嘅焊盤設計對於可靠焊接同機械強度至關重要。

6. 焊接與組裝指引

提供嘅關鍵參數係焊接溫度: 260°C，持續10秒。呢個符合典型無鉛回流焊接曲線 (IPC/JEDEC J-STD-020)。設計師同製造商必須確保其回流焊爐曲線唔超過呢個溫度時間，以防止損壞內部環氧樹脂模塑料同引線鍵合。應遵循濕度敏感器件 (MSL等級，提供嘅文本中未指定，但應喺完整規格書中檢查) 嘅標準處理程序，包括如果包裝暴露喺超過其額定水平嘅環境濕度下，需要進行烘烤。

7. 包裝與訂購資料

7.1 型號編碼規則

型號遵循以下格式：EL101X H(Y)- VG

EL101: 基礎型號。
X: CTR等級 (0, 1, 7, 8, 9)。
H: 表示高溫工作能力。
(Y): 帶裝同捲盤選項。可以係TA、TB，或者冇 (用於管裝)。
V: 可選後綴，表示VDE安全認證。
G: 表示無鹵素結構。

例子：EL1018H-VG係具有CTR等級8嘅無鹵素、VDE認證版本。

7.2 包裝規格

器件有兩種主要包裝形式：

管裝: 每管100個。有標準或帶VDE認證選項。
帶裝同捲盤: 每捲3000個。提供兩種進料方向選項 (TA同TB)，規格書中提供詳細嘅帶裝尺寸 (Ao, Bo, Po, P等) 用於自動貼片機編程。

7.3 器件標記

SOP封裝頂部標記有代碼：EL 101X H Y WW V

EL: 製造商代碼。
101X: 器件編號 (X表示CTR等級)。
H: 高溫工作標識。
Y: 1位數字年份代碼。
WW: 2位數字星期代碼。
V: VDE認證版本嘅可選標記。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

光耦合器可以用於兩種主要模式：

數字開關 / 隔離: 輸入LED由數字信號驅動 (例如來自微控制器GPIO)。光電晶體輸出充當開關，通過上拉電阻將線路拉低到地或V_CC。開關時間規格決定咗最大數據速率。
線性信號隔離: 通過喺光電晶體嘅放大區 (非飽和區) 工作，可以用於傳輸模擬信號。然而，非線性CTR及其隨溫度嘅變化，如果冇額外補償電路，會令呢個任務變得困難。對於呢類任務，更常見嘅係使用專用線性光耦合器。

8.2 設計考量

輸入電流限制: 外部電阻必須同輸入LED串聯以設定正向電流 (I_F)。計算R_limit= (V_drive- V_F) / I_F。確保I_F唔超過50 mA DC。
CTR隨溫度降額: 考慮高溫下CTR嘅下降。設計電路要喺最高工作溫度下，使用所選等級嘅最小CTR時仍能正常工作。
輸出負載電阻 (R_L): 集電極上上拉電阻嘅值會影響開關速度、功耗同抗噪能力。較小嘅R_L提供更快開關但更高電流消耗。R_L= 100Ω嘅測試條件係用於特性描述；實際值通常喺1kΩ到10kΩ之間。
抗噪能力: 低耦合電容 (<1pF) 提供良好嘅共模抑制。對於非常嘈雜嘅環境，確保佈局乾淨，有適當接地，並考慮喺輸出側電源軌之間添加一個小型旁路電容 (例如0.1µF)。

9. 技術比較與優勢

EL101XH-G系列通過幾個關鍵特點喺市場上脫穎而出：

長爬電距離 (8mm): 相比標準SOP光耦合器，呢個加長嘅爬電距離對於需要加強絕緣或喺污染環境中操作嘅應用係一個顯著優勢，因為佢降低咗表面爬電嘅風險。
高隔離電壓 (5000V_rms): 呢個係一個穩固嘅隔離額定值，適合工業市電連接設備 (例如240V/480V系統)。
符合無鹵素要求: 滿足減少鹵素含量嘅環境同法規要求，呢個喺綠色電子中越來越重要。
寬廣工作溫度範圍 (-55°C 至 +125°C): 超過典型商業範圍 (0°C 至 70°C)，令其適合工業、汽車同軍用級應用。
待定安全認證: 規格書列出UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO同CQC嘅認證狀態為"待定"。呢個表明器件設計符合呢啲嚴格嘅國際安全標準。

10. 常見問題 (基於技術參數)

Q1: 長爬電距離嘅目的係咩？

A1: 爬電距離係兩個導電部件 (輸入同輸出腳) 之間沿絕緣封裝表面嘅最短路徑。8毫米嘅距離增加咗對高壓電弧或沿封裝表面爬電嘅保護，特別係喺潮濕或受污染嘅環境中，從而增強長期可靠性同安全性。

Q2: 我點樣選擇正確嘅CTR等級？

A2: 根據你可用嘅驅動電流同所需輸出電流進行選擇。如果你嘅微控制器只能提供5mA，選擇高CTR等級 (例如EL1019H) 以獲得足夠嘅輸出電流。如果你有充足嘅驅動電流，較低等級可能更具成本效益。始終為最壞情況 (最高溫度下嘅最小CTR) 進行設計。

Q3: 呢個可以用於交流信號隔離嗎？

A3: 光電晶體輸出係單向嘅 (電流從集電極流向發射極)。要隔離交流信號，你通常會使用兩個器件以反向並聯配置，或者使用專用嘅交流輸入光耦合器。對於數字交流過零檢測，可以喺輸入端使用橋式整流器。

Q4: 隔離電壓同集電極-發射極電壓額定值有咩區別？

A4: 隔離電壓 (5000V_rms) 係封裝輸入同輸出側之間嘅介電耐壓。集電極-發射極電壓 (80V) 係正常工作期間可以施加喺輸出晶體管本身兩端嘅最大電壓。佢哋係完全唔同嘅參數。

11. 實戰設計案例分析

場景：喺工業PLC模組中，隔離一個3.3V微控制器GPIO信號，以控制另一個電源域上嘅24V繼電器線圈。

設計步驟：

輸入側：MCU GPIO係3.3V。假設所需I_F為5mA，典型V_F為1.2V，計算R_limit= (3.3V - 1.2V) / 0.005A = 420Ω。使用標準430Ω電阻。
CTR選擇：繼電器線圈驅動晶體管基極需要約5mA。當I_F=5mA時，所需最小CTR = (5mA / 5mA)*100% = 100%。為確保喺125°C下工作 (CTR較低)，選擇一個有足夠餘量嘅等級。EL1018H (最小CTR 130%) 係一個好選擇。
輸出側：通過上拉電阻 (R_L) 將光電晶體集電極連接到24V電源。發射極連接到繼電器驅動晶體管 (一個NPN BJT或N溝道MOSFET柵極) 嘅基極。當MCU輸出為高電平時，LED亮，光電晶體飽和，將基極拉至接近地，關閉驅動器。當MCU輸出為低電平時，LED熄，光電晶體關閉，一個獨立嘅偏置電阻將驅動器基極拉高以激活繼電器。繼電器線圈兩端需要一個緩衝二極管。
佈局：保持輸入同輸出走線喺PCB上物理分離。將旁路電容放置喺靠近器件腳位嘅位置。遵循推薦嘅焊盤佈局以實現可靠焊接。

呢個設計提供穩固嘅隔離，保護敏感嘅微控制器免受感性繼電器線圈產生嘅瞬態影響。

12. 工作原理

光耦合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EL101XH-G系列中：

施加到輸入腳 (陽極同陰極)嘅電流會令集成嘅紅外發光二極管 (LED)發射光子。
呢啲光子穿過封裝內嘅透明絕緣材料 (通常係模壓環氧樹脂)。
光子撞擊輸出側上一個矽光電晶體.
嘅基區。呢個光能喺基區產生電子-空穴對，有效地充當基極電流，並導致晶體管喺其 pins.
集電極同發射極_C之間導通。_F輸出集電極電流 (I

) 嘅量與輸入LED電流 (I

) 成正比，比例常數就係電流傳輸比 (CTR)。

關鍵在於輸入同輸出之間嘅唯一連接係一束光，提供咗出色嘅電氣隔離，呢個隔離由絕緣屏障嘅特性以及LED同光電晶體芯片之間嘅內部距離決定。

13. 行業趨勢光耦合器等隔離元件嘅市場正喺幾個關鍵趨勢推動下演變：
更高速度同帶寬：對能夠支持隔離網絡中USB、CAN FD同以太網等通信協議嘅數字隔離器同高速光耦合器嘅需求不斷增長，將數據速率推向幾十同幾百Mbps。
集成化：趨勢係將多個隔離通道集成到單一封裝中，或者將隔離同其他功能 (例如功率MOSFET/IGBT嘅柵極驅動器) 結合。
增強嘅安全同可靠性標準：工業、汽車 (ISO 26262) 同醫療設備中嘅法規持續收緊，要求組件具有更高嘅認證隔離額定值、更長嘅爬電/間隙距離，以及經過驗證嘅可靠性數據。
小型化：喺保持或改善隔離性能嘅同時，封裝變得越來越小 (例如寬體SOIC、DSOP) 以節省電路板空間。

替代技術：

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。

EL101XH-G 光電晶體光耦合器規格書 - 4腳SOP封裝 - 8mm爬電距離 - 5000Vrms隔離 - 無鹵素 - 粵語技術文件

目錄