安森美HCPL2730系列光耦合器技术解析与应用指南

描述

安森美HCPL2730M光耦合器是一款8引脚DIP低输入电流和带AlGaAs LED的高增益分离式达林顿光耦合器。该双通道器件是一款集成式发射极-基极电阻器,在整个温度范围内展现出优异的稳定性。该器件不仅具有0.5 mA的极低输入电流,还实现了高达2000%的超高电流传输比,因而极其适合用于连接MOS、CMOS、LSTTL及EIA RS232C的输入接口。这款光耦合器的工作温度范围为-40°C至100°C。HCPL2730M光耦合器非常适合用于数字逻辑接地隔离、电话环形检测器、EIA-RS-232C线路接收器、高共模噪声线路接收器、 µP总线隔离和电流环路接收器。

数据手册:*附件:onsemi HCPL2730M晶体管光耦合器数据手册.pdf

特性

  • 八引脚双列直插式封装(DIP),低输入电流
  • 低电流:0.5mA
  • 优异的电流传输比(CTR):2000%
  • 10kV/μs的卓越CMR
  • 0至70 °C条件下可保障电流传输比(CTR)
  • 工作温度范围:-40°C至100°C
  • 双通道器件
  • 安全和法规批准:
    • 符合UL1577标准,5000VAC RMS ,持续1分钟
    • DIN EN/IEC60747-5-5
  • 这些都是不含铅的器件

原理图

DIP

安森美HCPL2730系列光耦合器技术解析与应用指南

一、产品概述与技术优势

安森美HCPL2730系列是采用AlGaAs LED光学耦合到高增益分离达林顿光电探测器结构的优质光耦合器。该系列产品涵盖:

  • 单通道型号‌:6N138M、6N139M
  • 双通道型号‌:HCPL2730M、HCPL2731M

核心技术突破

  • 分离达林顿结构‌:将输入光敏二极管和第一级增益与输出晶体管分离
  • 集成特性优化‌:双通道器件内置发射极-基极电阻,提供卓越的温度稳定性
  • 兼容性优势‌:输出兼容CMOS及高扇出TTL需求

二、关键性能参数详解

电气特性规格

工作条件‌:VCC = 5.0V,TA = 0°C至70°C

发射极参数

  • 正向输入电压(VF) ‌:
    • 最小值:-
    • 典型值:1.30V (@IF=1.6mA, TA=25°C)
    • 最大值:1.70V

检测器参数

  • 逻辑低电源电流(ICCL) ‌:
    • 6N138M/6N139M:最大1.5mA (@IF=1.6mA, VO=Open, VCC=18V)

传输特性核心指标

电流传输比(CTR) ‌:

  • 6N138M/HCPL2730M‌:
    • 最小值:300%
    • 典型值:1600%
    • 最大值:2400%
    • 测试条件:IF=1.6mA, VO=0.4V, VCC=4.5V
  • 6N139M/HCPL2731M‌:
    • 低电流模式:400-3500% (@IF=0.5mA)
    • 标准电流模式:500-2400% (@IF=1.6mA)

三、技术亮点深度剖析

1. 低功耗设计

  • 超低输入电流‌:仅需0.5mA驱动
  • 高电流传输比‌:达到2000%的卓越性能
  • 温度稳定性‌:CTR在0-70°C范围内得到保证

2. 高抗干扰能力

  • 共模抑制比‌:10kV/μs的优异表现
  • 内部噪声屏蔽‌:提供10kV/μs的出色共模噪声抑制

3. 安全认证保障

  • UL1577认证‌:5000 VACRMS耐压1分钟
  • DIN EN/IEC60747-5-5标准‌:符合国际安全规范
  • 无铅器件‌:符合环保要求

四、典型应用场景

1. 数字逻辑地隔离

利用光耦合器实现不同逻辑电平系统间的电气隔离,确保信号传输的安全性。

2. EIA-RS-232C线路接收器

在串行通信接口中提供电平转换和噪声抑制功能。

3. 微处理器总线隔离

为mP总线提供完整的电气隔离解决方案。

4. 电流环路接收器

在工业4-20mA电流环路中实现信号接收与隔离。

五、电路设计要点

电阻计算公式

  • 非反相接口‌:R1 = (VCC1 - VDF - VOL1)/IF
  • 反相接口‌:R1 = (VCC1 - VOH1 - VDF)/IF
  • 输出负载电阻‌:R2 = (VCC2 - VOLX)/IL

接口配置方案

CMOS @ 5V接口‌:

  • 非反相模式:R1 = 2000Ω, R2 = 1000Ω
  • 反相模式:R1 = 510Ω, R2 = 1000Ω

六、可靠性与环境适应性

安全隔离特性

  • 工作绝缘电压‌:最大1414V峰值
  • 过电压耐受‌:最高6000V峰值
  • 绝缘电阻‌:>10⁹Ω (@VIO=500V)

温度性能

  • 工作温度范围‌:-40°C至+100°C
  • 存储温度范围‌:-40°C至+125°C
  • 焊接温度‌:260°C持续10秒
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