EL111X-G系列光電晶體光耦合器規格書 - 5腳SOP封裝 - 8mm爬電距離 - 5000Vrms隔離 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

EL111X-G系列係一個基於光電晶體嘅光耦合器（光隔離器）家族，專為需要喺唔同電位電路之間進行穩健電氣隔離同信號傳輸嘅應用而設計。呢個器件嘅核心功能係利用光來傳輸電信號，喺輸入端（紅外發光二極管）同輸出端（光電晶體探測器）之間提供電氣隔離。呢種隔離對於保護敏感電路免受高壓、噪音同接地迴路影響至關重要。

呢個系列嘅特點係採用緊湊嘅5腳小型外廓封裝（SOP），高度僅為2.0毫米，適合空間受限嘅PCB設計。一個關鍵嘅區別特徵係佢嘅8毫米長爬電距離，通過增加沿封裝體嘅導電部件之間嘅表面距離，從而提高高壓環境下嘅可靠性同安全性。器件採用唔含鹵素（溴<900 ppm，氯<900 ppm，Br+Cl<1500 ppm）同三氧化二銻（Sb2O3）嘅複合材料製造，符合環保同安全法規。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 輸入正向電流（IF）：60 mA（連續）。對於1µs脈衝，峰值正向電流明顯更高，為1.5 A，允許喺開關期間出現短暫嘅過流情況。
• 輸入反向電壓（VR）：6 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會損壞輸入LED。
• 輸出集電極-發射極電壓（VCEO）：80 V。呢個係當基極開路時，可以施加喺輸出晶體管兩端嘅最大電壓。
• 輸出集電極電流（IC）：50 mA。
• 總功耗（PTOT）：250 mW。呢個係輸入同輸出兩邊嘅合計最大功耗。
• 隔離電壓（VISO）：5000 V_rms，喺40-60%相對濕度下測試1分鐘。呢個係一個關鍵嘅安全參數，測試時將輸入腳（1,2）短路，輸出腳（3,4,5）短路。
• 工作溫度（TOPR）：-55°C 至 +110°C。
• 焊接溫度（TSOL）：260°C 持續10秒，符合典型嘅回流焊接曲線。

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，Ta=25°C）。

2.2.1 輸入特性（紅外線LED）

• 正向電壓（VF）：喺 IF = 50 mA 時最大為 1.5 V。典型值會更低，大約喺1.1-1.3V左右。
• 反向電流（IR）：喺 VR = 6 V 時最大為 10 µA。
• 輸入電容（C_in）：喺 1 kHz 時典型值為 50 pF。呢個會影響高頻開關性能。

2.2.2 輸出特性（光電晶體）

• 集電極-發射極暗電流（I_CEO）：喺 V_CE= 20V, I_F= 0mA 時最大為 100 nA。呢個係LED熄滅時嘅漏電流。
• 集電極-發射極擊穿電壓（BV_CEO）：喺 I_C= 0.1mA 時最小為 80 V。
• 集電極-發射極飽和電壓（V_CE(sat)）：喺 I_F= 10mA, I_C= 1mA 時最大為 0.4 V。對於驅動邏輯電平輸入嘅輸出級，低飽和電壓係理想嘅。

2.2.3 傳輸特性

呢啲參數描述咗輸入同輸出之間嘅耦合效率同速度。

• 電流傳輸比（CTR）：呢個係輸出集電極電流（I_C）同輸入正向電流（I_F）嘅比率，以百分比表示。EL111X-G系列提供多種CTR等級，每個等級喺指定測試條件下都有特定嘅最小/最大值範圍。咁樣設計師就可以為佢哋嘅應用選擇具有一致增益嘅器件。
  • EL1110, EL1116, EL1117, EL1118, EL1119：喺 I_F= 5mA, V_CE= 5V 下測試。範圍從 50-600%（EL1110）到 200-400%（EL1119）不等。
  • EL1112, EL1113, EL1114：喺 I_F= 10mA, V_CE= 5V 下測試。範圍分別為 63-125%、100-200% 同 160-320%。呢啲部件喺 I_F= 1mA 時亦有指定嘅最小CTR值。
• 隔離電阻（R_IO）：喺 500V DC 下最小為 5 x 10¹⁰Ω。呢個表示隔離兩邊之間極高嘅直流電阻。
• 浮動電容（C_IO）：喺 1 MHz 下最大為 1.0 pF。呢個低電容有助於通過最小化噪音嘅電容耦合來保持高共模瞬態抗擾度（CMTI）。
• 開關時間：喺 V_CE= 5V, I_C= 5mA, R_L= 100Ω 下測量。
  • 開啟時間（t_on）：典型值 4 µs。
  • 關閉時間（t_off）：典型值 3 µs。
  • 上升時間（t_r）：典型值 2 µs，最大值 18 µs。
  • 下降時間（t_f）：典型值 3 µs，最大值 18 µs。
  呢啲時間定義咗器件跟隨數字信號嘅能力。最大值限制確保咗喺整個溫度同生產範圍內嘅功能性。

3. 分級系統說明

EL111X-G系列嘅主要分級系統基於電流傳輸比（CTR）。唔同嘅部件編號（由EL111X中嘅'X'表示）對應於喺標準條件（I_F=5mA 或 10mA, V_CE=5V）下測量嘅特定、保證嘅CTR範圍。咁樣設計師就可以：

1. 確保電路穩定性：選擇更窄嘅CTR範圍（例如，EL1117：80-160%）可以為給定輸入電流提供更可預測嘅輸出電流，減少對寬容差偏置電路嘅需求。
2. 優化功耗：對於所需嘅輸出電流，較高CTR嘅器件（例如，EL1119）可以用較低嘅輸入LED電流驅動，從而節省初級側嘅功率。
3. 匹配設計要求：唔同應用可能需要唔同增益。邏輯接口電路可能使用標準CTR器件，而模擬信號傳輸可能受益於更高、更線性嘅CTR部件。

訂購資料用'X'字符（0, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9）清楚定義咗呢個分級。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中參考咗特定嘅圖形曲線（"典型電光特性曲線"），但佢哋嘅典型行為可以基於光電晶體光耦合器原理來描述：

• CTR 對比 正向電流（I_F）：CTR唔係恆定嘅。佢通常喺中等正向電流（對於呢啲器件通常喺5-10mA左右）時達到峰值，並且可能喺非常低或非常高嘅電流下由於LED效率同晶體管飽和效應而降低。
• CTR 對比 溫度：CTR通常具有負溫度係數；隨著結溫升高而降低。設計師必須考慮喺工作溫度範圍內嘅呢種降額。
• 輸出電流（I_C）對比 集電極-發射極電壓（V_CE）：對於固定嘅LED電流，光電晶體表現得像一個電流源，直到進入飽和狀態。飽和區嘅特徵係低V_CE(sat)，如規格所示。
• 開關時間 對比 負載電阻（R_L）：開關時間（t_r, t_f）高度依賴於負載電阻同任何寄生電容。較小嘅R_L通常提供更快嘅下降時間，但會減少輸出擺幅並增加功耗。

5. 機械與封裝資料

器件採用5腳SOP（小型外廓封裝），高度為2.0毫米。引腳配置係標準化嘅：

1. 陽極（輸入LED+）
2. 陰極（輸入LED-）
3. 發射極（光電晶體）
4. 集電極（光電晶體）
5. 基極（光電晶體，通常開路或連接用於加速技術）

封裝包括一個推薦焊盤佈局用於表面貼裝組裝，呢個對於喺回流焊期間實現可靠嘅焊點同適當嘅機械穩定性至關重要。8毫米長爬電距離係封裝模具嘅一個物理設計特徵，增加咗輸入同輸出引腳之間嘅表面距離，直接有助於實現高達5000Vrms嘅隔離額定值同符合安全標準。

6. 焊接與組裝指引

器件嘅最大焊接溫度額定值為260°C持續10秒。呢個符合標準無鉛回流焊接曲線（IPC/JEDEC J-STD-020）。關鍵考慮因素包括：

• 使用推薦嘅PCB焊盤圖案，以防止墓碑效應或錯位。
• 避免過多嘅焊膏，以免導致緊密間距引腳之間橋接或短路爬電間隙。
• 遵循塑料封裝嘅標準濕度敏感等級（MSL）處理程序，通常如果器件暴露喺超過其額定存放壽命嘅環境濕度下，需要進行烘烤。
• 儲存溫度範圍為-55°C至+125°C。

7. 包裝與訂購資料

產品提供多種包裝選項，以適應唔同嘅生產規模：

• 管裝：每管100個（標準或帶VDE選項）。
• 帶裝：每卷3000個。提供兩種捲帶選項（TA, TB），可能喺帶寬或元件方向上唔同。兩者都可以同VDE安全認證選項結合。

部件編號結構係：EL111X(Y)-VGEL111：

• 基本部件編號。X：
• CTR等級（0,2,3,4,6,7,8,9）。Y：
• 捲帶選項（TA, TB，或留空表示管裝）。V：
• 可選VDE安全認證標記。G：
• 表示無鹵素結構。封裝上嘅器件標記包括製造年份同星期嘅代碼，以及器件編號同可選嘅VDE指示器。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

可編程邏輯控制器（PLC）I/O模組：

• 將現場傳感器/執行器嘅數字信號同中央處理單元隔離。開關電源：
• 喺反激式或其他隔離式轉換器拓撲中提供反饋隔離。工業通訊接口：
• 隔離RS-485、CAN或其他串行總線，以防止接地迴路並增強抗噪能力。醫療設備：
• 將連接患者嘅電路同市電供電部分隔離，其中安全隔離至關重要。家用電器控制：
• 喺風扇暖爐等電器中，將低壓微控制器信號同雙向可控矽驅動嘅交流電機或加熱器電路隔離。測量儀器：
• 將模擬信號調理級同數據採集系統隔離。8.2 設計考慮因素

輸入電流限制：

• 始終使用串聯電阻將LED正向電流（I）限制喺所需值，計算公式為（電源電壓 - V_F）/ I_F。唔好超過絕對最大額定值。_FCTR衰減：
• 要注意CTR會隨器件壽命而衰減，特別係喺高溫或高LED電流下操作時。喺關鍵設計中要對初始CTR值進行降額。速度與電流嘅權衡：
• 較高嘅I通常會提高開關速度，但會增加功耗並可能加速CTR衰減。負載電阻R_F亦會嚴重影響開關速度同輸出電壓擺幅。_L抗噪能力：
• 高隔離電阻同低耦合電容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，並考慮喺器件引腳附近添加旁路電容。使用基極引腳（腳5）：
• 將基極開路係標準做法。喺基極同發射極之間連接一個電阻可以降低光電晶體嘅增益，但通過提供一個路徑來移除存儲電荷，可以顯著提高其開關速度（尤其係關閉時間）。9. 技術比較與優勢

EL111X-G系列通過幾個關鍵特點喺光耦合器市場中脫穎而出：

長爬電距離SOP封裝：

• 喺標準SOP佔位面積內實現8毫米爬電距離，相比許多額定值為2500Vrms或3750Vrms嘅標準SOP光耦合器，提供咗更高嘅隔離額定值（5000Vrms）。呢個提供咗安全裕度，並滿足更嚴格嘅隔離要求，而無需轉用更大嘅封裝。全面安全認證：
• 該系列獲得主要國際安全機構（UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, CQC）嘅認證，簡化咗全球產品嘅合規性。環保合規：
• 無鹵素同符合RoHS嘅結構滿足環保法規同供應鏈要求。廣泛嘅CTR選擇：
• 多種、明確定義嘅CTR等級為設計師提供靈活性，以優化增益、功率或成本。10. 常見問題（基於技術參數）

問：長爬電距離嘅目的係咩？

1. 答：爬電距離係沿絕緣封裝表面兩個導電部件之間嘅最短距離。8毫米嘅爬電距離顯著增加咗表面污染（灰塵、濕氣）嘅擊穿路徑，對於實現同維持高達5000Vrms嘅隔離電壓額定值至關重要，特別係喺潮濕或污染嘅環境中。
   問：我點樣選擇正確嘅CTR等級？
2. 答：根據你電路所需嘅輸出電流同輸入驅動能力來選擇。如果你嘅微控制器GPIO引腳只能提供5mA，就選擇較高CTR等級（例如，EL1119）以獲得足夠嘅輸出電流。如果你需要一致、可預測嘅增益用於模擬感測，就選擇範圍更窄嘅等級（例如，EL1117）。始終參考你特定工作點嘅最小/最大值。
   問：我可以用呢個嚟傳輸模擬信號嗎？
3. 答：可以，但有注意事項。光電晶體嘅響應唔係完全線性，而且CTR會隨溫度同電流變化。佢最適合用於較低頻率或以數字表示嘅模擬信號（如PWM）。對於精密模擬隔離，專用嘅線性光耦合器或隔離放大器更合適。
   問：TA同TB捲帶選項有咩唔同？
4. 答：規格書顯示咗兩個唔同嘅捲帶尺寸圖。關鍵區別可能係元件喺捲帶袋內嘅方向（"從捲帶送出嘅方向"）同可能嘅帶寬。TB選項嘅Ko尺寸為2.25mm。請諮詢製造商或詳細嘅捲帶規格，以確保與你嘅貼片機兼容。
   問：溫度點樣影響性能？
5. 答：溫度主要影響CTR（隨溫度升高而降低）同輸入LED嘅正向電壓V
   （亦會降低）。開關速度亦可能變化。設計用於整個-55°C至+110°C範圍嘅設計必須考慮呢啲變化，特別係CTR降額。_F11. 實用設計範例

場景：

隔離一個3.3V微控制器GPIO信號，以控制隔離側嘅一個12V繼電器。繼電器線圈需要30mA才能啟動。設計步驟：

選擇CTR等級：

1. 所需I係30mA。微控制器可以提供約10mA。所需CTR = (30mA / 10mA) * 100% = 300%。喺I_C=10mA時，EL1114嘅CTR範圍為160-320%。我哋選擇EL1114，但要注意喺最小CTR（160%）時，I_F會係16mA，可能唔夠。我哋可能需要更用力驅動LED，或者選擇唔同嘅等級/器件。_C用EL1119重新計算：
2. EL1119喺I=5mA下評級。CTR範圍為200-400%。如果我哋喺I_F=7.5mA（喺額定值內）驅動佢，使用典型CTR，我哋可以預期I_F大約喺22.5-30mA。呢個係邊緣情況。更好嘅解決方案係喺輸出端使用一個晶體管嚟驅動繼電器，只將光耦合器用作邏輯電平隔離器。_C輸入電阻計算（使用EL1114，I
3. =10mA）：_F假設V~ 1.2V。微控制器電壓為3.3V。R_Flimit_{= (3.3V - 1.2V) / 0.01A = 210 Ω。使用標準200 Ω電阻。}輸出側：
4. 將光電晶體集電極通過繼電器線圈連接到12V電源。發射極接地。喺繼電器線圈兩端反向放置一個續流二極管。光電晶體導通時會飽和，VCE(sat)_{< 0.4V，幾乎將全部12V施加喺繼電器上。}速度考慮：
5. 繼電器速度慢，所以光耦合器嘅~4µs開啟時間無關緊要。唔需要基極電阻嚟加速。呢個例子突顯咗將器件參數匹配到應用要求嘅迭代過程。

光耦合器，或光隔離器，係一種利用光喺兩個隔離電路之間傳輸電信號嘅器件。喺EL111X-G系列中：

將電流施加到輸入引腳（1-陽極，2-陰極），正向偏置內部

1. 紅外發光二極管（IRED）IRED發出與正向電流成正比嘅紅外光。.
2. 呢啲光穿過透明絕緣間隙（通常係模製塑料）並照射到輸出側嘅
3. 矽光電晶體嘅基極區域。入射光喺基極產生電子-空穴對，有效地充當基極電流。呢個導致光電晶體喺其集電極（腳4）同發射極（腳3）之間導通。
4. 產生嘅輸出集電極電流（I
5. ）大約與輸入LED電流（I_C）成正比，比例常數就係電流傳輸比（CTR）。_F關鍵在於輸入同輸出之間嘅唯一連接係光束；冇電氣導通路徑。呢個提供咗電氣隔離，阻擋高壓、接地電位差同噪音。
6. 13. 技術趨勢

光耦合器技術隨著系統需求不斷發展：

更高速度：

• 對電機驅動、通訊同ADC中更快數字隔離嘅需求，推動咗具有更快開關時間（納秒範圍）同更高共模瞬態抗擾度（CMTI）嘅光耦合器嘅發展。集成化：
• 有趨勢將額外功能集成，例如用於IGBT/MOSFET嘅柵極驅動器、用於電源嘅誤差放大器，甚至係將多個通道集成喺一個封裝中嘅數字隔離器。提高可靠性同壽命：
• 專注於材料同設計，以減少長期CTR衰減，特別係對於高溫汽車同工業應用。小型化：
• 喺保持或提高隔離額定值嘅同時，封裝繼續縮小（例如，超小型SOP、晶圓級封裝）以節省電路板空間。替代技術：
• 光耦合器面臨其他隔離技術嘅競爭，例如電容隔離器（使用SiO2屏障）同磁隔離器（基於變壓器），佢哋可以提供更高速度、更低功耗同更好嘅集成度。然而，由於其簡單性、高電壓能力、易於理解嘅可靠性以及對於標準速度要求嘅成本效益，光耦合器喺許多應用中仍然佔主導地位。EL111X-G系列專注於喺緊湊、環保合規嘅封裝中實現高隔離電壓，滿足咗廣泛工業同消費應用中對可靠、安全認證信號隔離嘅持續需求。

The EL111X-G series, with its focus on high isolation voltage in a compact, environmentally compliant package, addresses the persistent need for reliable, safety-approved signal isolation in a wide range of industrial and consumer applications.