EL817-G系列光耦合器数据手册 - 4引脚DIP封装 - 隔离电压5000Vrms - 电流传输比50-600% - 英文技术文档

1. 产品概述

EL817-G系列是一类基于光晶体管的光电耦合器（光耦），专为不同电位电路之间的信号隔离与传输而设计。每个器件集成了一个红外发射二极管，该二极管与硅光晶体管探测器通过光学方式耦合，并封装在紧凑的4引脚双列直插式封装（DIP）内。其主要功能是提供电气隔离，防止电压尖峰、地环路和噪声在输入与输出电路之间传播，从而保护敏感元件并确保信号完整性。

该系列的核心价值在于其强大的隔离能力，其高隔离电压额定值达5000V_rms. This makes it suitable for industrial control systems and mains-connected appliances. The devices are manufactured to be halogen-free, complying with environmental regulations (Br < 900 ppm, Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). They also carry approvals from major international safety standards bodies including UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, and CQC, underscoring their reliability for use in certified end products.

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了应力极限，超过此极限可能导致器件永久性损坏。不保证在此条件下运行。

• 输入（LED侧）： 该红外二极管的最大连续正向电流（I_F）为60 mA。它能承受高达1 A的极短1 μs脉冲电流（I_FP），适用于瞬态抑制。最大反向电压（V_R为6V。输入功耗（P_D在25°C时额定为100 mW，环境温度超过100°C时，按2.9 mW/°C降额。
• 输出（晶体管侧）： 光电晶体管集电极电流（I_C集电极电流（I_C）被限制在50毫安。集电极-发射极电压（V_CEO）可高达80伏，而发射极-集电极电压（V_ECO) 限制为 7 V。输出功耗 (P_C) 在 25°C 时为 150 mW，超过 100°C 时按 5.8 mW/°C 降额。
• 器件总计： 整个封装的总功耗（P_TOT）不得超过 200 mW。
• Isolation & Environment: 输入与输出之间的隔离电压（V_ISO）为5000 V_rms （在40-60%相对湿度下测试1分钟）。其工作温度范围（T_OPR）极其宽广，从-55°C至+110°C。其储存温度（T_STG) 工作温度范围为-55°C至+125°C。该器件可承受260°C下最长10秒的焊接。

2.2 光电特性

这些参数定义了设备在正常工作条件下的性能（除非另有说明，T = 25°C）。_a 输入二极管特性：

• 输入二极管特性： 正向电压（V_F在I_F = 20 mA时，正向电压通常为1.2V，最大值为1.4V。反向电流(I_R)在V_R = 4V时最大为10 μA。输入电容(C_in) 通常为30 pF。
• 输出晶体管特性： 集电极-发射极暗电流 (I_CEO），即LED关闭时的漏电流，在V_CE = 20V时最大为100 nA。击穿电压为BV_CEO ≥ 80V且BV_ECO ≥ 7V。
• 传输特性（临界）：
  • 电流传输比（CTR）： 这是输出集电极电流（I_C）与输入LED正向电流（I_F）的比率，以百分比表示。它是定义器件灵敏度和增益的关键参数。EL817-G系列提供多种CTR等级，测量条件为I_F = 5mA，V_CE = 5V：
    • EL817：50% 至 600%（宽范围）
    • EL817A：80% 至 160%
    • EL817B：130% 至 260%
    • EL817C: 200% 至 400%
    • EL817D: 300% 至 600%
    • EL817X：100% 至 200%
    • EL817Y：150% 至 300%
    这种分级允许设计人员为其应用选择具有合适增益的器件，从而确保电路性能一致，并避免后续校准的需要。
  • 饱和电压： 集电极-发射极饱和电压 (V_CE(sat)当器件完全导通时（I_F=20mA, I_C=1mA），其典型值为0.1V（最大0.2V），这表明其具有良好的开关性能。
  • 隔离参数： 绝缘电阻（R_IO）最小为5×10¹⁰ Ω。隔离电容（C_IO）通常为0.6 pF，该值非常低，有助于保持高频噪声抑制能力。
  • 开关速度： 在指定测试条件下（V_r=2V，I_f=2mA，R_CE），上升时间（t_C）和下降时间（t）通常分别为6 μs和8 μs（各自最大值为18 μs）。_L=100Ω)。截止频率 (f_c) 通常为 80 kHz。这些参数定义了耦合器能有效处理的最大数字信号频率。

3. 性能曲线分析

虽然 PDF 文件显示存在“典型光电特性曲线”，但文本内容中并未提供具体图表。通常，此类数据手册会包含描绘以下关系的曲线，这对设计至关重要：

• CTR 与正向电流 (I_F) 的关系： 展示电流传输比如何随LED驱动电流的变化而变化。在非常高的I_F 下，由于发热和效率下降，CTR通常会降低。
• CTR 与环境温度 (T_a) 的关系： 展示了器件增益的温度依赖性。基于光电晶体管的耦合器通常表现出CTR的负温度系数；增益随温度升高而降低。
• 正向电压 (V_F) 与正向电流 (I_F) 的关系： 标准的二极管 I-V 曲线，对于计算输入端所需的限流电阻非常重要。
• 集电极电流 (I_C) 与集电极-发射极电压 (V_CE) 的关系： 输出晶体管的特性曲线，展示了在不同输入LED电流 (I_F) 水平下的饱和区与放大区。
• 开关时间与负载电阻 (R_L) 的关系： 展示了集电极上拉电阻的选择如何影响输出信号的上升和下降时间。

设计人员应查阅包含图表的完整PDF文件，以在其预期工作条件下精确建模器件行为。

4. Mechanical & Package Information

4.1 引脚配置

标准的4引脚DIP引脚排列如下（从顶部看，凹口或圆点表示引脚1）：

1. 输入LED的阳极
2. 输入LED的阴极
3. 输出光电晶体管的发射极
4. 集电极（输出光电晶体管的）

该配置在整个系列中保持一致。爬电距离（导电引脚之间沿绝缘封装表面的最短距离）被规定为大于7.62毫米，这有助于实现高隔离等级。

4.2 封装尺寸图

该系列提供多种封装变体，但所提供文本中未完全指定以毫米为单位的详细尺寸。可选型号包括：

• 标准 DIP 型： 经典的直插式封装。
• M选项类型： 采用“宽引脚弯折”设计，提供0.4英寸（约10.16毫米）的引脚间距，而非标准的0.3英寸（7.62毫米），适用于面包板实验或需要更大间隙的特定PCB布局。
• Option S1 & S2 Types: 表面贴装器件（SMD）引脚形态。这些是专为回流焊设计的“薄型”封装。数据手册中包含了S1和S2两种选项的推荐焊盘布局，以确保正确的焊接和机械稳定性。焊盘尺寸建议仅供参考，应根据具体的PCB制造工艺进行调整。

5. Soldering & Assembly Guidelines

该器件的最高焊接温度（T_SOL）额定值为260°C，持续10秒。这符合常见的无铅回流焊温度曲线。

对于通孔（DIP，M）封装： 可采用标准波峰焊或手工焊接技术。应注意在引脚连接处不要超过10秒的时限，以防止对内部芯片和环氧树脂封装造成热损伤。

对于表面贴装（S1, S2）封装： 可采用标准的红外或对流回流焊接工艺。应遵循数据手册中推荐的焊盘布局，以获得正确的焊角并避免立碑现象。其薄型设计有助于在回流过程中保持稳定。与所有湿敏器件一样，如果卷带已长时间暴露于环境湿度中，在回流焊接前可能需要根据IPC/JEDEC标准进行烘烤，以防止“爆米花”现象。

存储： 器件应存储在规定的存储温度范围（-55°C至+125°C）内，并置于干燥环境中，以保持可焊性并防止内部腐蚀。

6. Ordering Information & Packaging

6.1 零件编号系统

零件编号遵循以下格式： EL817X(Y)(Z)-FVG

• X引脚形式选项。S1或S2（SMD贴片封装）、M（宽引脚DIP直插封装）或无（标准DIP直插封装）。
• YCTR等级。A、B、C、D、X、Y或无（针对基础EL817宽范围型号）。
• ZSMD贴片器件的卷带包装选项。TU或TD（卷带方向），或无。
• F引线框架材料。F代表铁，无代表铜。
• V可选的VDE安全认证标记。
• G表示采用无卤素结构。

示例： EL817B-S1(TU)-G 是一款表面贴装器件（S1），具有B级电流传输比（130-260%），采用TU型载带和卷盘包装，并采用无卤素结构。

6.2 包装数量

• 标准DIP和M选项：每管100件。
• S1 option on tape & reel: 1500 units per reel.
• S2 option on tape & reel: 2000 units per reel.

6.3 器件标识

封装顶部印有标识代码： EL 817FRYWWV

• EL：制造商标识符。
• 817：设备编号。
• F：工厂/工艺代码。
• R：CTR等级（A、B、C、D、X、Y）。
• Y：1位年份代码。
• WW：2位周数代码。
• V：若存在，表示通过VDE认证。

7. 应用建议

7.1 典型应用电路

EL817-G 用途广泛，既可用于数字应用，也可用于线性应用。

• 数字信号隔离： 最常见的用途。输入端的 LED 由数字信号驱动（通常通过一个限流电阻）。光电晶体管充当开关，当 LED 点亮时将输出线拉至低电平。需要一个上拉电阻连接到 V_CC 集电极上需要。开关速度（t_r, t_f）限制了最大数据速率，使其适用于较低速的数字接口，如GPIO隔离、UART或PLC中的I/O线路。
• 模拟信号隔离（线性模式）： 通过使光电晶体管工作在有源区（非饱和状态），该器件可以传输模拟信号。电流传输比（CTR）并非完全线性，且其随温度和电流的变化必须予以考虑。此模式常用于开关电源中的隔离反馈，其非线性可在控制环路内进行补偿。
• 输入/输出（I/O）模块隔离： 在可编程逻辑控制器（PLCs）和工业控制系统中，这些耦合器将敏感的CPU与嘈杂或高电压的现场信号（24V、120VAC等）隔离开来。

7.2 设计考量 & Best Practices

• CTR 选择： 选择一个电流传输比等级，使其能为您的负载（例如驱动逻辑门或光耦可控硅驱动器）提供足够的输出电流，同时无需过大的输入电流。使用具有较高电流传输比的器件可实现较低的输入电流_F，从而降低输入侧的功耗。但需确保所选等级的最小电流传输比满足电路在最恶劣情况（例如高温、寿命末期）下的要求。
• 输入电流限制： 务必使用串联电阻（R_in) 与输入LED配合以设定所需的正向电流 (I_F)。计算R_in = (V_source - V_F) / I_F. 切勿持续超过绝对最大电流 I_F 60 毫安。
• 输出负载电阻： 集电极上拉电阻（R_L）的取值同时影响输出逻辑高电平和开关速度。较小的R_L 能提供更快的下降时间（晶体管导通时下拉更快），但上升时间更慢（与晶体管输出电容形成的RC时间常数更大），且在输出为低电平时功耗更高。较大的R_L 则效果相反。典型值在1kΩ至10kΩ之间。
• 抗噪性： 对于数字应用，在集电极和发射极（输出侧）之间添加一个小电容（例如1-10 nF）有助于滤除高频噪声。然而，这会进一步降低开关速度。
• 温度效应： 请注意，电流传输比（CTR）会随温度升高而下降。设计必须在整个工作温度范围内进行验证，使用最高工作温度下的最小预期CTR值。
• 隔离布局： 在PCB上，输入与输出电路之间需保持推荐的爬电距离和电气间隙（≥7.62mm）。这通常意味着在耦合器本体下方的PCB上开槽或留出间隙，并确保没有铜走线过于靠近地跨越隔离屏障。

8. Technical Comparison & Differentiation

EL817-G系列在竞争激烈的通用型4引脚光电耦合器市场中参与竞争。其关键差异化优势在于：

• 高温额定值： 最高工作温度可达+110°C，超越了许多竞争对手常见的+85°C或+100°C额定值，使其适用于严苛环境，例如汽车引擎盖下的应用或靠近热源的工业设备。
• 多项安全认证： 全面的国际安全认证（UL、VDE等）对于需要全球市场认证的产品而言是一个显著优势。
• 无卤合规： 符合现代环保法规，这在消费电子及其他领域日益成为一项要求。
• 宽CTR分级： 提供七种不同的CTR等级（包括宽泛的EL817），使设计人员能够精细控制增益选择，从而优化电路性能与成本。
• 封装多样性： 提供标准DIP、宽引脚DIP以及两种SMD封装，为不同的组装工艺和电路板空间限制提供了灵活性。

9. 常见问题解答 (FAQ)

Q1: What is the main purpose of the creepage distance specification (>7.62 mm)?
A1：爬电距离是指两个导电端子（例如引脚1和引脚4）之间沿绝缘封装表面的最短路径。更长的爬电距离可防止表面漏电流和电弧，尤其是在潮湿或污染环境中，是实现高5000V隔离等级的关键因素。_rms 隔离等级。

Q2：如何在不同的CTR等级（A、B、C、D、X、Y）之间进行选择？
A2：根据所需的输出电流和期望的输入电流效率进行选择。对于给定的输出电流需求，较高的CTR等级（例如D：300-600%）需要较低的输入LED电流，从而节省功耗。然而，较高CTR的器件可能具有略微不同的温度系数或成本更高。X和Y等级提供中等且更严格的范围。在进行最坏情况设计计算时，请使用数据手册中的最小CTR值。

Q3：我可以将其用于隔离240VAC市电信号吗？
A3：该器件具有5000V_rms 该隔离电压适用于许多连接市电的应用中提供加强绝缘。然而，最终设计必须考虑系统级安全标准（例如IEC 62368-1、IEC 60747-5-5），这些标准规定了超出元件额定值所需的距离和测试要求。光耦合器是解决方案的关键部分，但正确的PCB布局和外壳设计同样至关重要。

Q4: 为什么会有两个不同的集电极-发射极电压额定值（V_CEO 80V 和 BV_CEO 80V）？
A4: V_CEO (80V) 在绝对最大额定值表中是指在不造成损坏的前提下可以施加的最大电压。BV_CEO (80V 最小值) 在特性表中是指击穿电压，即即使LED关闭，器件也开始显著导通的电压点。两者密切相关但定义不同。在实际应用中，设计时应确保 V_CE 在运行过程中，电压永远不会接近80V，从而留有安全裕度。

Q5：S1和S2 SMD选项有什么区别？
A5：主要区别在于封装尺寸和每卷盘的数量（S1为1500个，S2为2000个）。S2封装可能经过轻微修改，以便在标准卷盘上容纳更多器件。数据手册为每种封装提供了单独推荐的焊盘布局，因此必须为订购的部件使用正确的封装尺寸。

LED Specification Terminology

LED技术术语完整解释