光耦合器数据手册深度解析：高速10MBit/s逻辑门光耦技术文章

安森美 (onsemi) HCPL2x高速10MBit/s逻辑门光耦合器设计用于需要电气隔离和快速数据传输的逻辑门应用。这些安森美 (onsemi) 光耦合器由一个850nm的AlGaAs LED组成，该LED通过光学耦合与一个具有选通输出的超高速集成光电探测器逻辑门连接。此输出具有开集电极，从而允许有线或输出。在-40°C至+85°C的温度范围内可保证开关参数。最大5mA的输入信号可提供最小13mA的输出灌电流（扇出系数为8）。

数据手册：*附件：onsemi HCPL2x高速10MBit，s逻辑门光耦合器数据手册.pdf

这些HCPL2x光耦合器支持高达10Mbit/s的数据传输速率，使其成为跨隔离域高速数字通信的理想选择。该设备具有高共模瞬态抗扰度 (CMR)，确保在嘈杂的工业环境中提供可靠性能。内部噪声屏蔽器可提供卓越的共模抑制，通常为10kV/s。紧凑的PDIP-8封装和低功率增强了对空间受限和节能设计的适用性。

特性

• 速度极高，达到10MBit/s
• 卓越的CMR - 10kV/µs
• 型号
  • 6N137M、HCPL2601M和HCPL2611M为单通道
  • HCPL2630M和HCPL2631M为双通道
• 在-40°C至+85°C范围内扇出系数为8
• 逻辑门输出
• 选通输出
• 有线“或”开集电极
• 40/100/21气候分类
• 污染度：2
• 比较跟踪指数 (CTI)：175
• 安全及管理批准
  • UL1577，5000VAC RMS，持续1分钟
  • DIN EN/IEC60747-5-5
• 无铅设备

原理图

‌光耦合器数据手册深度解析：高速10MBit/s逻辑门光耦技术文章‌

一、产品概述

ON Semiconductor推出的HCPL2x系列高速光耦合器是一组采用8引脚DIP封装的10MBit/s逻辑门光耦器件，包括单通道型号6N137M、HCPL2601M、HCPL2611M和双通道型号HCPL2630M、HCPL2631M。

该系列器件由850nm铝镓砷（AlGaAs）LED和高速集成光电探测器逻辑门组成，输出端采用开集电极结构，支持线与（wired OR）输出。开关参数在-40℃至+85℃的温度范围内得到保证，仅需5mA最大输入信号即可提供最小13mA输出灌电流（扇出系数为8）。

二、核心特性详解

1. 高性能参数

• ‌超高速度‌：支持10MBit/s数据传输速率
• ‌卓越共模抑制‌：典型值10kV/μs（HCPL2601M/HCPL2631M最小5kV/μs，HCPL2611M最小10kV/μs）
• ‌宽温度工作范围‌：-40℃至+85℃
• ‌逻辑门输出‌：带选通功能的开集电极输出

2. 安全认证

• UL1577认证：耐受5000VACRMS（1分钟）
• DIN EN/IEC60747-5-5标准
• 无铅器件（Pb-Free）

三、电气参数深度分析

绝对最大额定值（TA = 25℃）

• ‌存储温度‌：-40℃至+125℃
• ‌工作温度‌：-40℃至+100℃
• ‌结温‌：-40℃至+125℃
• ‌引脚焊接温度‌：260℃持续10秒

‌发射器参数‌：

• 单通道平均正向输入电流：50mA
• 双通道平均正向输入电流：30mA
• 使能输入电压：不超过VCC 500mV
• 反向输入电压：5.5V
• 单通道输入功耗：100mW
• 双通道输入功耗：45mW

‌检测器参数‌：

• 电源电压：-0.5至7.0V
• 平均输出电流：25mA
• 峰值输出电流：50mA

推荐工作条件

• ‌电源电压VCC‌：4.5V至5.5V
• ‌低电平输入电流IFL‌：0至250mA
• ‌高电平输入电流IFH‌：6.3mA至20.0mA
• ‌使能电压‌：低电平0-0.8V，高电平2.0V至VCC
• ‌扇出系数‌：最多8个TTL负载

四、开关特性参数

关键时序参数（VCC=5V, IF=7.5mA, TA=-40℃至+85℃）：

• ‌传播延迟tPHL‌：25ns（典型）至75ns（最大）
• ‌传播延迟tPLH‌：20ns（典型）至75ns（最大）
• ‌脉冲宽度失真‌：最大35ns
• ‌输出上升时间tR‌：最大30ns
• ‌输出下降时间tF‌：最大10ns

五、安全与绝缘特性

绝缘额定值（符合DIN EN/IEC 60747-5-5）：

• ‌工作绝缘电压VIORM‌：890Vpeak
• ‌输入-输出测试电压VPR‌：
  • 方法A：1335Vpeak（tm=10s，局部放电<5pC）
  • 方法B：1669Vpeak（tm=1s，局部放电<5pC）

外部间隙要求：

• 标准版本：≥7.4mm
• TV选项（0.4英寸引脚间距）：≥10.16mm

六、典型应用场景

1. ‌接地环路消除‌
2. ‌LSTTL至TTL、LSTTL或5V CMOS接口‌
3. ‌线路接收器、数据传输‌
4. ‌数据多路复用‌
5. ‌开关电源‌
6. ‌脉冲变压器替代‌
7. ‌计算机外设接口‌

七、设计注意事项

1. 去耦要求

每个光耦的VCC电源必须通过0.1μF或更大容量的电容进行旁路，建议使用具有良好高频特性的陶瓷或固体钽电容，并尽可能靠近器件的VCC和GND引脚连接。

2. 安全工作区

• ‌外壳温度TS‌：150℃（安全极限值）
• ‌输入电流IS,INPUT‌：200mA（安全极限值）
• ‌输出功率PS,OUTPUT‌：300mW（占空比≤2.7%）