M75H HCPL-M75H M75HV Opto SOP-5

Giới thiệu chung về Optocoupler HCPL-M75H / ACPL-M75H

HCPL-M75H (hoặc được gọi là ACPL-M75H trong các tài liệu hiện tại của Broadcom) là một loại Optocoupler kênh đơn, tốc độ cao với ngõ ra Push-Pull (còn gọi là Totem-Pole). Chức năng chính của nó là cách ly điện áp cao giữa hai mạch điện mà vẫn truyền tín hiệu kỹ thuật số một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

Linh kiện này hoạt động bằng cách sử dụng một diode phát quang (LED) ở phía đầu vào để phát ra ánh sáng. Ánh sáng này sau đó được một mạch cảm biến quang tích hợp (detector IC) ở phía đầu ra thu nhận, chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Hai phần này được cách ly điện hoàn toàn bên trong vỏ bọc, giúp bảo vệ các mạch nhạy cảm khỏi điện áp nguy hiểm và nhiễu điện. Ngõ ra Push-Pull là một đặc điểm nổi bật, cho phép nó cung cấp cả dòng kéo lên (pull-up) và kéo xuống (pull-down) mạnh mẽ, giúp tương thích trực tiếp với các cấp độ logic phổ biến như TTL và CMOS mà không cần thêm linh kiện bên ngoài.

Các biến thể như M75HV thường chỉ ra một phiên bản có khả năng cách ly điện áp cao hơn hoặc tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn (ví dụ như chuẩn ô tô). Đóng gói SOP-5 là một dạng vỏ dán bề mặt (SMD) nhỏ gọn, lý tưởng cho các ứng dụng cần tiết kiệm không gian trên bo mạch.

Thông số kỹ thuật điển hình (áp dụng cho HCPL/ACPL-M75H series)

• Loại linh kiện: Optocoupler logic tốc độ cao (High-Speed Logic Gate Optocoupler).
• Kiểu ngõ ra: Push-Pull (Totem-Pole).
• Số kênh: 1 kênh.
• Điện áp cách ly (VISO​): Điển hình 3750 VRMS​ hoặc 4000 VRMS​ (tùy phiên bản và tiêu chuẩn an toàn).
• Tốc độ dữ liệu (Data Rate): Lên đến 10 MBd (Megabaud) hoặc 15 MBd.
• Điện áp cung cấp ngõ ra (VCC​): Rộng, thường từ 3V đến 5.5V (tương thích với cả logic 3.3V và 5V).
• Dòng thuận đầu vào (Input Forward Current – IF​): Thường tối đa 10mA hoặc 20mA.
• Khả năng chịu nhiễu đồng pha (CMTI – Common Mode Transient Immunity): Rất cao, điển hình 25kV/µs hoặc cao hơn, giúp loại bỏ nhiễu hiệu quả.
• Thời gian trễ lan truyền (tPLH​/tPHL​): Điển hình 100ns (có thể thấp hơn ở các phiên bản tốc độ cao hơn, ví dụ 55ns).
• Thời gian tăng/giảm (Rise/Fall Time): Điển hình 10ns.
• Kiểu chân: SOP-5 (Surface Mount Device – linh kiện dán bề mặt).
• Nhiệt độ hoạt động: Rộng, thường từ -40°C đến +125°C.

Cấu tạo

Một optocoupler như HCPL-M75H bao gồm hai phần chính được đặt trong cùng một vỏ bọc nhưng được cách ly hoàn toàn về điện:

1. Phần phát (Input/Emitter): Bao gồm một diode phát quang (LED), thường là loại AlGaAs hoặc GaAlAs, phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua.
2. Phần thu (Output/Detector): Bao gồm một photodetector (thường là photodiode) kết nối với một mạch tích hợp (IC) chứa bộ khuếch đại, bộ so sánh và tầng ngõ ra Push-Pull. Khi ánh sáng từ LED chiếu vào photodetector, nó tạo ra dòng điện, sau đó được mạch tích hợp xử lý để tạo ra tín hiệu logic ở ngõ ra.

Hai phần này được cách ly vật lý bằng một lớp vật liệu không dẫn điện trong suốt, đảm bảo khả năng cách ly điện áp cao.

Chức năng

• Cách ly điện an toàn: Đây là chức năng cốt lõi. Optocoupler ngăn chặn sự truyền tải của điện áp cao, dòng điện lỗi hoặc nhiễu từ mạch này sang mạch khác, bảo vệ các linh kiện nhạy cảm, giảm nhiễu vòng lặp đất và đảm bảo an toàn cho người vận hành.
• Truyền tín hiệu số tốc độ cao: Cho phép truyền các tín hiệu logic (ON/OFF) qua rào cản cách ly với độ trễ thấp, phù hợp cho các giao tiếp dữ liệu nhanh.
• Miễn nhiễm nhiễu cao: Khả năng CMTI vượt trội giúp optocoupler hoạt động đáng tin cậy ngay cả trong môi trường điện từ ồn ào bằng cách loại bỏ nhiễu đồng pha lớn.
• Tương thích logic trực tiếp: Ngõ ra Push-Pull cung cấp cả khả năng kéo lên và kéo xuống mạnh mẽ, cho phép giao tiếp trực tiếp với các IC logic phổ biến mà không cần thêm điện trở kéo lên/xuống bên ngoài.

Ứng dụng thực tế

Optocoupler HCPL/ACPL-M75H được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đòi hỏi cách ly tín hiệu tốc độ cao và đáng tin cậy trong môi trường có điện áp cao hoặc nhiễu điện từ mạnh:

• Cách ly giao diện số: Trong các hệ thống bus trường (fieldbus), giao tiếp nối tiếp (RS-232, RS-485, CAN bus), và các giao diện điều khiển kỹ thuật số.
• Hệ thống điều khiển công nghiệp: Cách ly tín hiệu giữa bộ điều khiển và các thiết bị công suất cao như biến tần, bộ điều khiển động cơ, PLC (Programmable Logic Controller).
• Thiết bị điện tử công suất: Trong các bộ nguồn chuyển mạch (SMPS), bộ biến tần (inverter), hệ thống năng lượng mặt trời.
• Thiết bị y tế: Đảm bảo an toàn cách ly giữa bệnh nhân và mạch điện.
• Hệ thống đo lường và kiểm soát: Bảo vệ mạch đo khỏi các xung điện áp cao và nhiễu.

Linh kiện tương đương

Khi tìm linh kiện tương đương cho dòng optocoupler M75H, bạn cần đặc biệt chú ý đến các yếu tố sau:

• Giao diện ngõ ra: Push-Pull (Totem-Pole) là rất quan trọng, vì nhiều optocoupler tốc độ cao khác có thể có ngõ ra Open Collector/Drain, yêu cầu điện trở kéo lên bên ngoài.
• Tốc độ dữ liệu: Phải đủ nhanh cho ứng dụng của bạn (10 MBd trở lên).
• Khả năng cách ly điện áp: Đảm bảo VISO​ đủ hoặc cao hơn so với yêu cầu mạch gốc.
• CMTI: Rất quan trọng trong các môi trường nhiễu. Giá trị CMTI của linh kiện thay thế phải bằng hoặc cao hơn.
• Điện áp cung cấp ngõ ra (VCC​): Phải tương thích với hệ thống logic của bạn.
• Kiểu đóng gói: SOP-5 để đảm bảo khả năng tương thích về mặt vật lý trên PCB.

Các dòng sản phẩm của Broadcom (Avago) là lựa chọn hàng đầu cho việc tìm kiếm linh kiện tương đương, ví dụ như:

• ACPL-M7xL, ACPL-M7xT, ACPL-M7xU series: Các biến thể khác trong cùng dòng M7x có thể có các đặc tính hoặc thông số hơi khác (ví dụ: tốc độ cao hơn, nhiệt độ hoạt động rộng hơn, hoặc mức CMTI khác nhau).

Các nhà sản xuất khác cũng có các optocoupler logic tốc độ cao, nhưng có thể không có ngõ ra Push-Pull hoặc khả năng CMTI cao như ACPL-M75H:

• Texas Instruments (TI): Dòng ISOxxxx (ví dụ: ISO7xxx) là các Digital Isolator, nhưng chúng không sử dụng nguyên lý quang mà là cách ly điện dung/từ trường.
• STMicroelectronics, Renesas: Có các optocoupler logic, nhưng cần tra cứu cụ thể.

Kích thước HCPL M75HV

Xem thêm: Nhiều sản phẩm Opto khác tại đây

Kích thước HCPL M75HV

Xem thêm: Nhiều sản phẩm Opto khác tại đây