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ISOM811x 具有模拟晶体管输出的单通道光耦仿真器
本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。
1 特性
- 业界通用光晶体管光耦合器的封装兼容、引脚对引脚升级版
- 单通道 LED 仿真器输入
- IF = 5mA、VCE = 5V 时的电流传输比 (CTR)：
- ISOM8110、ISOM8115：100% 至 155%
- ISOM8111、ISOM8116：150% 至 230%
- ISOM8112、ISOM8117：255% 至 380%
- ISOM8113、ISOM8118：375% 至 560%
- 高集电极-发射极电压：VCE（最大值）= 80V
- 稳健 SiO2 isolation barrier
- 隔离等级：高达 5000VRMS
- 工作电压：高达 750VRMS、1061VPK
- 浪涌能力：高达 10kVPK
- 温度范围：-55°C 至 125°C
- 响应时间：VCE = 10V、IC = 2mA、RL = 100Ω 时为 3μs（典型值）
- 计划的安全相关认证：
- UL 1577 认证，3750VRMS 和 5000VRMS 隔离
- 符合由 VDE 按 DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 标准进行的认证
- IEC 62368-1、IEC 61010-1 认证
- CQC GB 4943.1 认证
3 说明
ISOM811x 器件是具有 LED 仿真器输入和晶体管输出的单通道光耦仿真器，也是许多传统光耦合器的封装兼容、引脚对引脚升级版器件，无需重新设计 PCB 即可增强现有系统。
与光耦合器相比，ISOM811x 光耦仿真器具有显著的可靠性和性能优势，包括高带宽、低关断延迟、低功耗、更宽的温度范围、平坦的 CTR 和严格的过程控制，从而实现较小的器件间偏移。由于没有要补偿的老化效应或温度变化，因此仿真 LED 输入级的功耗比光耦合器低。
ISOM811x 器件采用引脚间距为 2.54mm 和 1.27mm 的小型 SOIC-4 封装，支持 3750VRMS 和 5000VRMS 隔离额定值以及直流 (ISOM811[0-3]) 和双向直流 (ISOM811[5-8]) 输入选项。ISOM811x 器件具有高性能和高可靠性，因此可用于电源反馈设计、电机驱动、工业控制器中的 I/O 模块、工厂自动化应用等。
封装信息
| 器件型号 | 封装(1) | 封装尺寸(2) | 封装尺寸（标称值） |
|---|---|---|---|
| ISOM811x | SO-4 (DFG) | 7.0mm × 3.5mm | 4.8mm × 3.5mm |
| SO-4 (DFH) | 7.0mm × 2.7mm | 4.8mm × 2.7mm | |
| SO-4 (DFS) (3) | 10.0mm × 3.6mm | 7.5mm × 3.6mm |
(1) 有关更多信息，请参阅节 12。
(2) 封装尺寸（长 × 宽）为标称值，并包括引脚（如适用）。
(3) 仅为预发布版。
简化版原理图4 器件比较
表 4-1 器件选择
| 器件型号 | CTR (IF = 5mA) | 封装 | 引脚间距 |
|---|---|---|---|
| ISOM8110、ISOM8115 | 100% 至 155% | 4 引脚 SOIC (DFG)、4 引脚 SOIC (DFH)、4 引脚 SOIC (DFS)(1) | 2.54mm、1.27mm、2.54mm |
| ISOM8111、ISOM8116 | 150% 至 230% | ||
| ISOM8112、ISOM8117 | 255% 至 380% | ||
| ISOM8113、ISOM8118 | 375% 至 560% |
(1) DFS 封装仅为预发布状态。
5 引脚配置和功能
![ISOM8110 ISOM8111 ISOM8112 ISOM8113 ISOM8115 ISOM8116 ISOM8117 ISOM8118 ISOM811[0-3]4 引脚 SOIC（顶视图）](/ods/images/ZHCST02D/GUID-20230506-SS0I-TSPC-MMSJ-LF9DSK98DKDB-low.svg "ISOM8110 ISOM8111 ISOM8112 ISOM8113 ISOM8115 ISOM8116 ISOM8117 ISOM8118 ISOM811[0-3]4 引脚 SOIC（顶视图）")
图 5-1 ISOM811[0-3]4 引脚 SOIC（顶视图）![ISOM8110 ISOM8111 ISOM8112 ISOM8113 ISOM8115 ISOM8116 ISOM8117 ISOM8118 ISOM811[5-8]4 引脚 SOIC（顶视图）](/ods/images/ZHCST02D/GUID-20230506-SS0I-M79G-HR9H-PGKGPJT92LFJ-low.svg "ISOM8110 ISOM8111 ISOM8112 ISOM8113 ISOM8115 ISOM8116 ISOM8117 ISOM8118 ISOM811[5-8]4 引脚 SOIC（顶视图）")
图 5-2 ISOM811[5-8]4 引脚 SOIC（顶视图）表 5-1 引脚功能
| 引脚 | 类型(1) | 说明 | |
|---|---|---|---|
| 编号 | 名称 | ||
| 1 | AN | I | 输入 LED 仿真器的阳极连接 |
| 2 | CAT | I | 输入 LED 仿真器的阴极连接 |
| 3 | EM | O | 晶体管发射极 |
| 4 | COL | O | 晶体管集电极 |
(1) I = 输入，O = 输出
6 规格
6.1 绝对最大额定值
请参阅(1)(2)
| 最小值 | 最大值 | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|
| IF(max) | 最大输入正向电流 | 50 | mA | |
| VCEO | 集电极-发射极的电压 | 80 | V | |
| VECO | 发射极-集电极电压 | 7 | V | |
| IFP | 输入脉冲正向电流（1μs 宽度） | 1 | A | |
| VR | IR = 10μA 时的输入反向电压 (3) | 7 | V | |
| PI | 输入功率耗散 | 140 | mW | |
| IC | 集电极电流 | 50 | mA | |
| PC | 集电极功率耗散 | 150 | mW | |
| PT | 总功率损耗 | 290 | mW | |
| TA | 环境温度 | -55 | 125 | °C |
| TJ | 工作结温 | 150 | °C | |
(1) 超出“绝对最大额定值”运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在本文档操作部分所列以外的任何其他条件下能够正常运行。如果超出所列工作条件但在绝对最大额定值范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、功能和性能，并缩短器件寿命。
(2) 所有规格均在 TA = 25℃ 时测得（除非另有说明）
(3) 仅适用于 ISOM8110、ISOM8112 和 ISOM8113
6.3 热性能信息
| 热指标(1) | ISOM811x | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|
| DFG (SOIC) | DFH (SOIC) | |||
| 4 引脚 | 4 引脚 | |||
| RθJA | 结至环境热阻 | 283.9 | 288.8 | °C/W |
| RθJC(top) | 结至外壳（顶部）热阻 | 173.1 | 173.6 | °C/W |
| RθJB | 结至电路板热阻 | 201.4 | 192.9 | °C/W |
| ψJT | 结至顶部特征参数 | 125.1 | 121.5 | °C/W |
| ψJB | 结至电路板特征参数 | 198.0 | 190.0 | °C/W |
(1) 有关新旧热性能指标的更多信息，请参阅半导体和 IC 封装热指标应用手册。
6.4 绝缘规格
| 参数 | 测试条件 | 值 | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 4-DFG、 4-DFH |
4-DFS (7) | ||||
| IEC 60664-1 | |||||
| CLR | 外部间隙(1) | 1 侧到 2 侧的空间距离 | > 5 | > 8 | mm |
| CPG | 外部爬电距离(1) | 1 侧到 2 侧的封装表面距离 | > 5 | > 8 | mm |
| DTI | 绝缘穿透距离 | 最小内部间隙 | >17 | >17 | µm |
| CTI | 相对漏电起痕指数 | IEC 60112；UL 746A | >400 | >400 | V |
| 材料组 | 符合 IEC 60664-1 | II | II | ||
| 过压类别（符合 IEC 60664-1） | 额定市电电压 ≤ 150VRMS | I-IV | I-IV | ||
| 额定市电电压 ≤ 300VRMS | I-IV | I-IV | |||
| 额定市电电压 ≤ 600VRMS | I-III | I-III | |||
| DIN VDE V 0884-11:2017 (6) | |||||
| VIORM | 最大重复峰值隔离电压 | 交流电压（双极） | 707 | 1061 | VPK |
| VIOWM | 最大隔离工作电压 | 交流电压（正弦波）；时间依赖型电介质击穿 (TDDB) 测试 | 500 | 750 | VRMS |
| 直流电压 | 707 | 1061 | VDC | ||
| VIOTM | 最大瞬态隔离电压 | VTEST = VIOTM， t = 60s（鉴定测试）； VTEST = 1.2 × VIOTM， t = 1s（100% 生产测试） |
5303 | 7071 | VPK |
| VIMP | 最大脉冲电压(2) | 在空气中测试，符合 IEC 62368-1 标准的 1.2/50µs 波形 | 7200 | 7200 | VPK |
| VIOSM | 最大浪涌隔离电压(3) | VISOM ≥ 1.3 x VIMP；在油中测试（鉴定测试），1.2/50µs 波形，符合 IEC 62368-1 标准 | 10000 | 10000 | VPK |
| qpd | 视在电荷(4) | 方法 a：I/O 安全测试子组 2/3 后，Vini = VIOTM，tini = 60s；Vpd(m) = 1.2 × VIORM，tm = 10s | ≤ 5 | ≤ 5 | pC |
| 方法 a：环境测试子组 1 后，Vini = VIOTM，tini = 60s； Vpd(m) = 1.6 × VIORM，tm = 10s |
≤ 5 | ≤ 5 | |||
| 方法 b：常规测试（100% 生产测试）和预调节（类型测试），Vini = 1.2 × VIOTM，tini = 1s； Vpd(m) = 1.875 × VIORM，tm = 1s |
≤ 5 | ≤ 5 | |||
| CIO | 势垒电容，输入至输出(5) | VIO = 0.4 × sin (2 πft)，f = 1MHz | 1 | 1 | pF |
| RIO | 隔离电阻，输入至输出(5) | VIO = 500V，TA = 25°C | > 1012 | > 1012 | Ω |
| VIO = 500V，100°C ≤ TA ≤ 125°C | > 1011 | > 1011 | |||
| VIO = 500V，TS = 150°C | > 109 | > 109 | |||
| 污染等级 | 2 | 2 | |||
| 气候类别 | 40/125/21 | 40/125/21 | |||
| UL 1577 | |||||
| VISO | 可承受的隔离电压 | VTEST = VISO，t = 60s（鉴定测试）；VTEST = 1.2 × VISO，t = 1s（100% 生产测试） | 3750 | 5000 | VRMS |
(1) 爬电距离和间隙应满足应用的特定设备隔离标准中的要求。请注意保持电路板设计的爬电距离和间隙，从而确保印刷电路板上隔离器的安装焊盘不会导致此距离缩短。在特定的情况下，印刷电路板上的爬电距离和间隙变得相等。在印刷电路板上插入坡口或肋或同时应用这两项技术可帮助提高这些规格。
(2) 在空气中进行测试，以确定封装的浪涌抗扰度。
(3) 在油中进行测试，以确定隔离栅的固有浪涌抗扰度。
(4) 视在电荷是局部放电 (pd) 引起的电气放电。
(5) 将隔离层每一侧的所有引脚都连在一起，构成一个双引脚器件。
(6) 此耦合器仅适用于安全额定值范围内的安全电气绝缘。应借助合适的保护电路来确保符合安全等级。
(7) DFS 封装仅为预发布信息。
6.5 安全相关认证
| VDE | CSA | UL | CQC | TUV |
|---|---|---|---|---|
| 计划根据 DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 进行认证 | 计划根据 IEC 61010-1、IEC 62368-1 和 IEC 60601-1 进行认证 | 计划根据 UL 1577 组件认证计划进行认证 | 计划根据 GB4943.1-2011 进行认证 | 计划根据 EN 61010-1:2010/A1:2019 和 EN 62368-1:2014 进行认证 |
| 已计划获得证书 | 已计划获得证书 | 已计划获得证书 | 已计划获得证书 | 已计划获得证书 |
6.6 安全限值
安全限制(1)旨在更大限度地减小在发生输入或输出电路故障时对隔离栅的潜在损害。
| 参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SO-4 封装 (DFG) | ||||||
| IS | 安全限制输入电流 | RθJA = 283.9℃/W，VF = 1.4V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 300 | mA | ||
| RθJA = 283.9℃/W，VCEO = 40V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 10.5 | mA | ||||
| RθJA = 283.9℃/W，VCEO = 24V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 17.5 | mA | ||||
| RθJA = 283.9℃/W，VCEO = 15V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 28 | mA | ||||
| PS | 安全限制总功率 | RθJA = 283.9℃/W，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 420 | mW | ||
| TS | 最高安全温度 | 150 | ℃ | |||
| SO-4 封装 (DFH) | ||||||
| IS | 安全限制输入电流 | RθJA = 288.8℃/W，VF = 1.4V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 300 | mA | ||
| IS | 安全限制输入电流 | RθJA = 288.8℃/W，VCEO = 40V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 10.5 | mA | ||
| IS | 安全限制输入电流 | RθJA = 288.8℃/W，VCEO = 24V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 17.5 | mA | ||
| IS | 安全限制输入电流 | RθJA = 288.8℃/W，VCEO = 15V，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 28 | mA | ||
| PS | 安全限制总功率 | RθJA = 288.8℃/W，TJ = 150℃，TA = 25℃ | 420 | mW | ||
| TS | 最高安全温度 | 150 | ℃ | |||
(1) IS 和 PS 参数分别表示安全电流和安全功率。请勿超出 IS 和 PS 的最大限值。这些限值随环境温度 TA 的变化而变化。
表中的结至空气热阻 RθJA 所属器件安装在引线式表面贴装封装对应的高 K 测试板上。可使用以下公式计算各参数值：
TJ = TA + RθJA × P，其中，P 为器件所耗功率。
TJ(max) = TS = TA + RθJA × PS，其中，TJ(max) 为允许的最大结温。
PS = IS × VI，其中，VI 为最大输入电压。
表中的结至空气热阻 RθJA 所属器件安装在引线式表面贴装封装对应的高 K 测试板上。可使用以下公式计算各参数值：
TJ = TA + RθJA × P，其中，P 为器件所耗功率。
TJ(max) = TS = TA + RθJA × PS，其中，TJ(max) 为允许的最大结温。
PS = IS × VI，其中，VI 为最大输入电压。
6.7 电气特性
所有规格均在 TA = 25℃ 时测得（除非另有说明）
| 参数 | 测试条件 | GPN | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 输入 | |||||||
| VF | 输入正向电压 | IF = 5mA | ISOM8110、ISOM8111、ISOM8112、ISOM8113 | 1.2 | 1.4 | V | |
| VF | 输入正向电压 | IF = ±5mA | ISOM8115、ISOM8116、ISOM8117、ISOM8118 | 1.2 | 1.5 | V | |
| IFT | 输入正向阈值电流 | ISOM811x | 0.5 | mA | |||
| IR | 输入反向电流 | VR = 5V | ISOM8110、ISOM8111、ISOM8112、ISOM8113 | 10 | µA | ||
| CIN | 输入电容 | 1MHz，VF = 0V | ISOM8110、ISOM8111、ISOM8112、ISOM8113 | 19 | pF | ||
| CIN | 输入电容 | 1MHz，VF = 0V | ISOM8115、ISOM8116、ISOM8117、ISOM8118 | 6 | pF | ||
| 输出 | |||||||
| CCE | 集电极-发射极电容 | 1MHz，VF = 0V | ISOM811x | 10 | pF | ||
| VCE(SAT) | 集电极-发射极饱和电压 | IF = 20mA，IC = 1mA | ISOM811x | 0.3 | V | ||
| IC_DARK | 集电极暗电流 | VCE = 20V，IF = 0mA | ISOM811x | 100 | nA | ||
| IEC | 反向电流 | VEC = 7V，IF = 0mA | ISOM811x | 10 | μA | ||
| IC_OFF | OFF_state 集电极电流 | VF = 0.7V，VCE = 48V | ISOM811x | 10 | µA |
||
| CTR(1) | |||||||
| CTR | 电流传输比 | IF = 0.5mA，VCE = 5V | ISOM8110 | 55 | 130 | 195 | % |
| ISOM8115 | 55 | 130 | 195 | % | |||
| ISOM8111 | 80 | 180 | 290 | % | |||
| ISOM8116 | 80 | 180 | 290 | % | |||
| ISOM8112 | 135 | 300 | 480 | % | |||
| ISOM8117 | 135 | 300 | 480 | % | |||
| ISOM8113 | 195 | 440 | 710 | % | |||
| ISOM8118 | 195 | 440 | 710 | % | |||
| CTR | 电流传输比 | IF = 2mA，VCE = 5V | ISOM8110 | 70 | 120 | 170 | % |
| ISOM8115 | 70 | 120 | 170 | % | |||
| ISOM8111 | 110 | 180 | 260 | % | |||
| ISOM8116 | 110 | 180 | 260 | % | |||
| ISOM8112 | 185 | 300 | 430 | % | |||
| ISOM8117 | 185 | 300 | 430 | % | |||
| ISOM8113 | 265 | 440 | 635 | % | |||
| ISOM8118 | 265 | 440 | 635 | % | |||
| CTR | 电流传输比 | IF = 5mA，VCE = 5V | ISOM8110 | 100 | 120 | 155 | % |
| ISOM8115 | 100 | 120 | 155 | % | |||
| ISOM8111 | 150 | 180 | 230 | % | |||
| ISOM8116 | 150 | 180 | 230 | % | |||
| ISOM8112 | 255 | 300 | 380 | % | |||
| ISOM8117 | 255 | 300 | 380 | % | |||
| ISOM8113 | 375 | 440 | 560 | % | |||
| ISOM8118 | 375 | 440 | 560 | % | |||
(1) CTR (%) = (IC / IF) x 100%
6.8 开关特性
所有规格均在 TA = 25℃ 时测得（除非另有说明）
| 参数 | 测试条件 | GPN | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AC | |||||||
| tr | 上升时间，请参阅图 7-2 和图 7-3 | VCC = 10V，IC = 2mA，RL = 100Ω，CL = 50pF | ISOM8110 | 3.2 | μs | ||
| ISOM8113 | 2.5 | μs | |||||
| tf | 下降时间，请参阅图 7-2 和图 7-3 | VCC = 10V，IC = 2mA，RL = 100Ω，CL = 50pF | ISOM8110 | 4.0 | μs | ||
| ISOM8113 | 7.5 | μs | |||||
| TON | 导通时间，请参阅图 7-2 和图 7-3 | VCC = 10V，IC = 2mA，RL = 100Ω，CL = 50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 5.7 | μs | ||
| ISOM8111、ISOM8116 | 4.5 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 6.2 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 16.7 | μs | |||||
| VCC=5V，RL=4.7kΩ，IF=1.6mA，CL=50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 3.5 | μs | ||||
| ISOM8111、ISOM8116 | 2.7 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 2.1 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 1.8 | μs | |||||
| VCC=5V，RL=1.9kΩ，IF=16mA，CL=50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 0.62 | μs | ||||
| ISOM8111、ISOM8116 | 0.56 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 0.48 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 0.44 | μs | |||||
| TOFF | 关断时间，请参阅图 7-2 和图 7-3 | VCC = 10V，IC = 2mA，RL = 100Ω，CL = 50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 3.6 | μs | ||
| ISOM8111、ISOM8116 | 3.7 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 3.1 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 2.7 | μs | |||||
| VCC=5V，RL=4.7kΩ，IF=1.6mA，CL=50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 8 | μs | ||||
| ISOM8111、ISOM8116 | 9 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 11.5 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 13.5 | μs | |||||
| VCC=5V，RL=1.9kΩ，IF=16mA，CL=50pF | ISOM8110、ISOM8115 | 10 | μs | ||||
| ISOM8111、ISOM8116 | 11 | μs | |||||
| ISOM8112、ISOM8117 | 12.3 | μs | |||||
| ISOM8113、ISOM8118 | 14.5 | μs | |||||
| ts | 存储时间；输入开启再关闭时输出波形从 0% (100%) 变为 10% (90%) 所需的时间，请参阅图 7-3 | VCC = 5V，IF = 1.6mA，RL = 4.7kΩ | ISOM811x | 21 | μs | ||
| BW | 带宽，请参阅图 7-4 和图 7-5 | VIN_DC = 5V，VIN_AC = 1Vpk，RIN = 2kΩ，VCC = 5V，RLOAD = 100Ω，CL = 50pF，在 VCE –3dB 正弦波处测量 | ISOM811x | 680 | kHz | ||
6.9 典型特性
| ISOM811x |
| ISOM811x |
| ISOM8111 和 ISOM8116 | TA = 25°C |
| ISOM8113 和 ISOM8118 | TA = 25°C |
| ISOM811x |
| ISOM8111 和 ISOM8116 | TA = 25°C |
| ISOM8113 和 ISOM8118 | TA = 25°C |
| ISOM8111 和 ISOM8116 | TA = 25°C |
| ISOM8113 和 ISOM8118 | TA = 25°C |
| ISOM8111 和 ISOM8116 | VCE = 5V |
| ISOM8113 和 ISOM8118 | VCE = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8111 和 ISOM8116 | VCC = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8113 和 ISOM8118 | VCC = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8111 和 ISOM8116 | VCC = 5V |
| RL = 4.7kΩ |
| IF = 1.6mA | ISOM8113 和 ISOM8118 | VCC = 5V |
| RL = 4.7kΩ |
| ISOM811x |
| ISOM8110 和 ISOM8115 | TA = 25°C |
| ISOM8112 和 ISOM8117 | TA = 25°C |
| ISOM811x |
| ISOM8110 和 ISOM8115 | TA = 25°C |
| ISOM8112 和 ISOM8117 | TA = 25°C |
| ISOM8110 和 ISOM8115 | TA = 25°C |
| ISOM8112 和 ISOM8117 | TA = 25°C |
| ISOM8110 和 ISOM8115 | VCE = 5V |
| ISOM8112 和 ISOM8117 | VCE = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8110 和 ISOM8115 | VCC = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8112 和 ISOM8117 | VCC = 5V |
| IF = 1.6mA | ISOM8110 和 ISOM8115 | VCC = 5V |
| RL = 4.7kΩ |
| IF = 1.6mA | ISOM8112 和 ISOM8117 | VCC = 5V |
| RL = 4.7kΩ |
