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HCPL-5301#300

器件型号:HCPL-5301#300
器件类别:光电子产品    光耦合器/光电耦合器    逻辑输出光电耦合器   
厂商名称:Broadcom
标准:
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器件描述

逻辑输出光电耦合器 450ns PWD 30%CTR Hermetically sealed

参数
产品属性属性值
制造商:Broadcom Limited
产品种类:逻辑输出光电耦合器
RoHS:详细信息
封装 / 箱体:DIP-8 Gull Wing
输出类型:Open Collector
通道数量:1 Channel
最大连续输出电流:15 mA
If - 正向电流:20 mA
Vf - 正向电压:1.8 V
Vr - 反向电压 :5 V
Pd-功率耗散:145 mW
最小工作温度:- 55 C
最大工作温度:+ 125 C
系列:HCPL-5301
高度:2.92 mm
长度:9.91 mm
类型:Power Module and Gate Drive Interface Optocouplers
宽度:7.57 mm
商标:Broadcom / Avago
传播延迟—最大值:750 ns
电流传递比:90 %
产品类型:Logic Output Optocouplers
工厂包装数量:1
子类别:Optocouplers

HCPL-5301#300器件文档内容

HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K,

5962-96852 1

Intelligent Power Module and Gate Drive Interface

Hermetically Sealed Optocouplers

Data Sheet

Description                                                            Features

The HCPL-530x devices consist of a GaAsP LED optically                     Performance specified over full military temperature

coupled to an integrated high gain photo detector in a                      Range: –55°C to +125°C

hermetically sealed package. The products are capable of                   Fast maximum propagation delays

operation and storage over the full military temperature range              —  tPHL = 450 ns

and can be purchased as either commercial product or with full              —  tPLH = 650 ns

MIL-PRF-38534 Class Level H or K testing or from the DLA                    Minimized pulse width distortion (PWD = 450 ns)

Standard Microcircuit Drawing (SMD) 5962-96852. All devices            

are manufactured and tested on a MIL-PRF-38534 certified line,             High common mode rejection (CMR): 10 kV/μs at VCM =

and Class H and K devices are included in the DLA Qualified                 1000V

Manufacturers List QML-38534 for Hybrid Microcircuits.                     CTR > 30% at IF = 10 mA

Minimized propagation delay difference between devices                     1500 Vdc withstand test voltage

makes these optocouplers excellent solutions for improving                 Manufactured and tested on a MIL-PRF-38534 certified line

inverter efficiency through reduced switching dead time. An                Hermetically sealed packages

on-chip 20-kΩ output pull-up resistor can be enabled by                     Dual marked with device part number and DLA Standard

shorting output pins 6 and 7, thus eliminating the need for an         

external pull-up resistor in common IPM applications.                       Microcircuit Drawing (SMD)

Specifications and performance plots are given for typical IPM             QML-38534, Class H and K

applications.                                                              HCPL-4506 function compatibility

                                                                       Applications

                                                                           Military and space

                                                                           High reliability systems

                                                                           Harsh industrial environments

                                                                           Transportation, medical, and life critical systems

                                                                           IPM isolation

CAUTION          It is advised that normal static precautions be           Isolated IGBT/MOSFET gate drive

                 taken in handling and assembly of this                     AC and brushless DC motor drives

                 component to prevent damage and/or                    

                 degradation which may be induced by ESD.                  Industrial inverters

1.  See Selection Guide–Lead Configuration Options for available

    extensions.

                                                                  Broadcom

                                                                  -1-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                              Schematic Diagram

Data Sheet

Schematic           Diagram                                                        Selection Guide–Lead Configuration

                                                                                   Options

1                                 8                                                     Part Numbers and Options

                    20 k:                                                               Commercial                      HCPL-5300

2                                 7

                                                                                        MIL-PRF-38534, Class H          HCPL-5301

3                                 6                                                     MIL-PRF-38534, Class K          HCPL-530K

                                                                                        Standard Lead Finisha           Gold Plate

4                                 5                                                     Solder Dippedb                  Option #200

            SHIELD

                                                                                        Butt Cut/Gold Platea            Option #100

                                                                                        Gull Wing/Solderedb             Option #300

                                                                                        Class H SMD Part #

     Truth Table                                                                        Prescript for all below         5962-

LED           VO                                                                        Gold Platea                     9685201HPC

ON            L                                                                         Solder Dippedb                  9685201HPA

OFF           H                                                                         Butt Cut/Gold Platea            9685201HYC

                                                                                        Butt Cut/Solderedb              9685201HYA

NOTE          The connection of a 0.1-μF bypass capacitor                               Gull Wing/Solderedb             9685201HXA

              between pins 5 and 8 is recommended.                                      Class K SMD Part #

                                                                                        Prescript for all below         5962-

                                                                                        Gold Platea                     9685201KPC

                                                                                        Solder Dippedb                  9685201KPA

                                                                                        Butt Cut/Gold Platea            9685201KYC

                                                                                        Butt Cut/Solderedb              9685201KYA

                                                                                        Gull Wing/Solderedb             9685201KXA

                                                                                   a.   Gold Plate lead finish: Maximum gold thickness of leads is <100

                                                                                        micro inches. Typical is 60 to 90 micro inches.

                                                                                   b.   Solder lead finish: Sn63/Pb37.

Outline Drawing

8-Pin DIP,          Through Hole, 1 Channel

                    10.03 (0.395)                               8.13 (0.320)

                    10.29 (0.405)                               MAX.

                    1.02 (0.040)                                7.16 (0.282)

                    1.52 (0.060)                                7.57 (0.298)

                                     4.32 (0.170)

                                             MAX.

0.51 (0.020)                         3.81 (0.150)

    MIN.                             MIN.                       0.20 (0.008)

                                                                0.33 (0.013)

                                                                7.36 (0.290)

2.29 (0.090)                         0.51 (0.020)               7.87 (0.310)

2.79 (0.110)                         MAX.

                    NOTE:  DIMENSIONS IN MILLIMETERS (INCHES).

                                                                              Broadcom

                                                                              -2-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                              Device Marking

Data Sheet

Device Marking

Avago DESIGNATOR                    A QYYWWZ              COMPLIANCE INDICATOR,[1]

     Avago P/N                      XXXXXX                DATE CODE, SUFFIX (IF NEEDED)

     DLA SMD[1]                     XXXXXXX

     DLA SMD[1]                     XXX XXX               COUNTRY OF MFR.

            PIN ONE/                50434                 Avago CAGE CODE[1]

     ESD IDENT

                      [1] QML PARTS ONLY

Hermetic Optocoupler Options

Option                                                                                Description

100                   Surface-mountable hermetic optocoupler with leads trimmed for butt joint assembly. This option is available on

                      Commercial, Class H and Class K product in 8-pin DIP.

                                                                    4.32 (0.170)

                                                                            MAX.

                      0.51 (0.020)                            1.14 (0.045)

                      MIN.                                    1.40 (0.055)                            0.20 (0.008)

                                                                                                      0.33 (0.013)

                      2.29 (0.090)                            0.51 (0.020)

                      2.79 (0.110)                            MAX.                                    7.36 (0.290)

                                                                                                      7.87 (0.310)

                                    NOTE:     DIMENSIONS IN MILLIMETERS (INCHES).

200                   Lead finish is solder dipped rather than gold plated. This option is available on Commercial, Class H and Class K

                      product in 8-pin DIP. DLA Drawing (SMD) part numbers contain provisions for lead finish.

300                   Surface-mountable hermetic optocoupler with leads cut and bent for gull wing assembly. This option is available

                      on Commercial, Class H and Class K product in 8-pin DIP. This option has solder-dipped leads.

                                                                    4.57 (0.180)                                    4.57 (0.180)

                                                                            MAX.                                    MAX.

                                                                                                      0.20 (0.008)

                      0.51 (0.020)                            1.40 (0.055)        5°  MAX.            0.33 (0.013)

                      MIN.                                    1.65 (0.065)                                          1.07 (0.042)

                                                              0.51 (0.020)                            9.65 (0.380)  1.32 (0.052)

                      2.29 (0.090)                                                                    9.91 (0.390)

                      2.79 (0.110)                            MAX.

                                    NOTE:     DIMENSIONS  IN  MILLIMETERS (INCHES).

                                                                                            Broadcom

                                                                                            -3-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                 Absolute Maximum Ratings

Data Sheet

Absolute Maximum Ratings

                          Parameter                        Symbol    Min              Max   Unit

Storage Temperature                                        TS        –65              +150  °C

Operating Temperature                                      TA        –55              +125  °C

Junction Temperature                                       TJ        —                +175  °C

Lead Solder Temperature                                              —     260 for 10 sec   °C

Average Input Current                                      IF(AVG)   —                25    mA

Peak Input Current (50% duty cycle, ≤1 μs pulse width)     IF(PEAK)  —                50    mA

Peak Transient Input Current (≤1 μs pulse width, 300 pps)            —                1.0   A

Reverse Input Voltage (Pin 3-2)                            VR        —                5     V

Average Output Current (Pin 6)                             IO(AVG)   —                15    mA

Resistor Voltage (Pin 7)                                   V7        –0.5             VCC   V

Output Voltage (Pin 6-5)                                   VO        –0.5             30    V

Supply Voltage (Pin 8-5)                                   VCC       –0.5             30    V

Output Power Dissipation                                   PO        —                100   mW

Total Power Dissipation                                    PT        —                145   mW

ESD Classification

(MIL-STD-883, Method 3015)                                                 , Class 1

Recommended Operating Conditions

                          Parameter                        Symbol    Min              Max   Unit

Power Supply Voltage                                       VCC       4.5              30    V

Output Voltage                                             VO        0                30    V

Input Current (ON)                                         IF(ON)    10               20    mA

Input Voltage (OFF)                                        VF(OFF)   –5               0.8   V

                                                           Broadcom

                                                           -4-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                                      Electrical Specifications

Data Sheet

Electrical Specifications

Over recommended operating conditions (TA = –55°C to +125°C, VCC = +4.5V to 30V, IF(ON) = 10 mA to 20 mA, VF(OFF) = –5V to 0.8V)

unless otherwise specified.

            Parameter                        Symbol  Group A                    Min        Typb   Max  Unit                    Test Conditions   Fig             Note

                                                     Subgroupsa

Current Transfer Ratio                        CTR    1, 2, 3                    30         90     —    %                       IF = 10 mA,                       c

                                                                                                                               VO = 0.6V

Low Level Output Current                      IOL    1, 2, 3                    3.0        9.0    —    mA                      IF = 10 mA,       1, 2

                                                                                                                               VO = 0.6V

Low Level Output Voltage                      VOL    1, 2, 3                    —          0.3    0.6  V                       IO = 2.4 mA

Input Threshold Current                       ITH    1, 2, 3                    —          1.5    5.0  mA                      VO = 0.8V,        1               d

                                                                                                                               IO = 0.75 mA

High Level Output Current                     IOH    1, 2, 3                    —          5      75   μA                          VF = 0.8V     3

High Level Supply Current                     ICCH   1, 2, 3                    —          0.6    1.5  mA                      VF = 0.8V,                        d

                                                                                                                               VO = Open

Low Level Supply Current                      ICCL   1, 2, 3                    —          0.6    1.5  mA                      IF = 10 mA,                       d

                                                                                                                               VO = Open

Input Forward Voltage                         VF     1, 2, 3                    1.0        1.5    1.8  V                       IF = 10 mA        4

Temperature Coefficient of                  ΔVF/ΔTA                             —          –1.6   —    mV/°C                   IF = 10 mA

Forward Voltage

Input Reverse Breakdown                       BVR    1, 2, 3                    5          —      —    V                       IR = 100 μA

Voltage

Input Capacitance                             CIN                               —          90     —    pF                      f = 1 MHz,

                                                                                                                                   VF = 0V

Input-Output Insulation                       II-O   1                          —          —      1.0  μA                      RH ≤ 65%,                         e

Leakage Current                                                                                                                    t = 5 sec,

                                                                                                                               VI-O = 1500 Vdc,

                                                                                                                               TA = 25°C

Resistance (Input-Output)                     RI-O                              —          1012   —    Ω                       VI-O = 500 Vdc                    e

Capacitance (Input-Output)                    CI-O                              —          2.4    —    pF                      f = 1 MHz                         e

Internal Pull-up Resistor                     RL     1                          14         20     28   kΩ                      TA = 25°C                         f, g, h

Internal Pull-up Resistor                   ΔRL/ΔTA                             —          0.014  —    kΩ/°C

Temperature Coefficient

a.  Commercial parts receive 100% testing at 25°C (Subgroups 1 and 9). SMD, Class H and K parts receive 100% testing at 25°C, +125°C, and –55°C (Subgroups 1

    and 9, 2 and 10, 3 and 11 respectively).

b.  All typical values at 25°C, VCC = 15V.

c.  Current Transfer Ratio in percent is defined as the ratio of output collector current (IO) to the forward LED input current (IF) times 100.

d.  Use of a 0.1 μF bypass capacitor connected between pins 5 and 8 can improve performance by filtering power supply line noise.

e.  Device considered a two-terminal device: Pins 1, 2, 3, and 4 shorted together and Pins 5, 6, 7, and 8 shorted together.

f.  The internal 20 kΩ resistor can be used by shorting pins 6 and 7 together.

g.  Due to the tolerance of the internal resistor, and since propagation delay is dependent on the load resistor value, performance can be improved by using an

    external 20 kΩ 1% load resistor. For more information on how propagation delay varies with load resistance, see Figure 8.

h.  The RL = 20 kΩ, CL = 100 pF represents a typical IPM (Intelligent Power Module) load.

                                                                                Broadcom

                                                                                     -5-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                    Switching Specifications (RL= 20 kΩ External)

Data Sheet

Switching Specifications (RL= 20 kΩ External)

Over recommended operating conditions (TA = –55°C to +125°C, VCC = +4.5V to 30V, IF(ON) = 10 mA to 20 mA, VF(OFF) = –5V to 0.8V)

unless otherwise specified.

    Parameter                 Symbol          Group A            Min   Typb              Max  Unit         Test Conditions                          Fig                Note

                                              Subgroupsa

Propagation Delay Time        tPHL                    9, 10, 11  30    180               450  ns           CL = 100 pF         IF(on) = 10 mA,      5, 7,              c, d, e, f, g

to Low Output Level                                              —     100                —   ns           CL = 10 pF          VF(off) = 0.8V,      9,-12

                                                                                                                               VCC = 15.0V,

Propagation Delay Time        tPLH                    9, 10, 11  250   350               650  ns           CL = 100 pF         VTHLH = 2.0V,

to High Output Level                                             —     130                —   ns           CL = 10 pF          VTHHL = 1.5V

Pulse Width Distortion        PWD                     9, 10, 11  —     150               450  ns           CL = 100 pF                                                 h

Propagation Delay             tPLH -tPHL              9, 10, 11  –170  140               500  ns                                                                       i

Difference Between Any

Two Parts

Output High Level             |CMH|                   9          10             17        —   kV/µs        IF = 0 mA,          VCC = 15.0V,         6, 17,             j, k

Common Mode                                                                                                VO > 3.0V           CL = 100 pF,         18, 21

Immunity Transient                                                                                                             VCM = 1000 VP-P

Output Low Level              |CML|                   9          10             17        —   kV/µs        IF = 10 mA          TA = 25°C                               l, k

Common Mode Transient                                                                                      VO < 1.0V

Immunity

a.  Commercial parts receive 100% testing at 25°C (Subgroups 1 and 9). SMD, Class H and K parts receive 100% testing at 25°C, +125°C, and –55°C (Subgroups 1

    and 9, 2 and 10, 3 and 11 respectively).

b.  All typical values at 25°C, VCC = 15V.

c.  Pulse: f = 20 kHz, Duty Cycle = 10%.

d.  The internal 20 kΩ resistor can be used by shorting pins 6 and 7 together.

e.  Due to the tolerance of the internal resistor, and since propagation delay is dependent on the load resistor value, performance can be improved by using an

    external 20 kΩ 1% load resistor. For more information on how propagation delay varies with load resistance, see Figure 8.

f.  The RL = 20 kΩ, CL = 100 pF represents a typical IPM (Intelligent Power Module) load.

g.  Use of a 0.1-μF bypass capacitor connected between pins 5 and 8 can improve performance by filtering power supply line noise.

h.  Pulse Width Distortion (PWD) is defined as the difference between tPLH and tPHL for any given device.

i.  The difference in tPLH and tPHL between any two parts under the same test condition. (See IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications.)

j.  Common mode transient immunity in a Logic High level is the maximum tolerable dVCM/dt of the common mode pulse, VCM, to assure that the output

    remains in a Logic High state (i.e., VO > 3.0V).

k.  Parameters are tested as part of device initial characterization and after design and process changes. Parameters are guaranteed to limits specified for all lots

    not specifically tested.

l.  Common mode transient immunity in a Logic Low level is the maximum tolerable dVCM/dt of the common mode pulse, VCM, to assure that the output remains

    in a Logic Low state (i.e., VO < 1.0V).

                                                                                Broadcom

                                                                                    -6-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                    Switching Specifications (RL = Internal Pull-up)

Data Sheet

Switching Specifications (RL = Internal Pull-up)

Over recommended operating conditions (TA = –55°C to +125°C, VCC = +4.5V to 30V, IF(ON) = 10 mA to 20 mA, VF(OFF) = –5V to 0.8V)

unless otherwise specified.

    Parameter                Symbol           Group A            Min   Typb              Max  Unit         Test Conditions                          Fig          Note

                                              Subgroupsa

Propagation Delay Time       tPHL                     9, 10, 11  20    185               500  ns           IF(on) = 10 mA,                          5, 8         c, d, e, f,

to Low Output Level                                                                                        VF(off) = 0.8V,                                       g

Propagation Delay Time       tPLH                     9, 10, 11  220   415               750  ns           VCC = 15.0V,

to High Output Level                                                                                       CL = 100 pF,

Pulse Width Distortion       PWD                      9, 10, 11  —     150               600  ns           VTHLH = 2.0V                                          h

Propagation Delay       tPLH -tPHL                    9, 10, 11  –225  150               650  ns           VTHHL = 1.5V                                          i

Difference Between Any

Two Parts

Output High Level            |CMH|                               —              10        —   kV/µs        IF = 0 mA,          VCC = 15.0V,         6, 21        j

Common Mode Transient                                                                                      VO > 3.0V           CL = 100 pF,

Immunity                                                                                                                       VCM = 1000 VP-P

Output Low Level             |CML|                               —              10        —   kV/µs        IF = 16 mA          TA = 25°C                         k

Common Mode Transient                                                                                      VO < 1.0V

Immunity

Power Supply Rejection       PSR                                 —     1.0                —   VP-P         Square Wave, tRISE, tFALL > 5 ns,                     g

                                                                                                           no bypass capacitors.

a.  Commercial parts receive 100% testing at 25°C (Subgroups 1 and 9). SMD, Class H and K parts receive 100% testing at 25°C, +125°C, and –55°C (Subgroups 1

    and 9, 2 and 10, 3 and 11 respectively).

b.  All typical values at 25°C, VCC = 15V.

c.  Pulse: f = 20 kHz, Duty Cycle = 10%.

d.  The internal 20 kΩ resistor can be used by shorting pins 6 and 7 together.

e.  Due to the tolerance of the internal resistor, and since propagation delay is dependent on the load resistor value, performance can be improved by using an

    external 20 kΩ 1% load resistor. For more information on how propagation delay varies with load resistance, see Figure 8.

f.  The RL = 20 kΩ, CL = 100 pF represents a typical IPM (Intelligent Power Module) load.

g.  Use of a 0.1-μF bypass capacitor connected between pins 5 and 8 can improve performance by filtering power supply line noise.

h.  Pulse Width Distortion (PWD) is defined as the difference between tPLH and tPHL for any given device.

i.  The difference in tPLH and tPHL between any two parts under the same test condition. (See IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications.)

j.  Common mode transient immunity in a Logic High level is the maximum tolerable dVCM/dt of the common mode pulse, VCM, to assure that the output

    remains in a Logic High state (i.e., VO > 3.0V).

k.  Common mode transient immunity in a Logic Low level is the maximum tolerable dVCM/dt of the common mode pulse, VCM, to assure that the output remains

    in a Logic Low state (i.e., VO < 1.0V).

                                                                                Broadcom

                                                                                    -7-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                  LED Drive Circuit Considerations for Ultra High CMR Performance

Data Sheet

LED Drive Circuit Considerations for Ultra                              CMR With the LED on (CMRL)

High CMR Performance                                                    A high CMR LED drive circuit must keep the LED on during

Without a detector shield, the dominant cause of optocoupler            common mode transients. This is achieved by overdriving the

CMR failure is capacitive coupling from the input side of the           LED current beyond the input threshold so that it is not pulled

optocoupler, through the package, to the detector IC as shown           below the threshold during a transient. The recommended

in Figure 14. The HCPL-530x improves CMR performance by                 minimum LED current of 10 mA provides adequate margin

using a detector IC with an optically transparent Faraday shield,       over the maximum ITH of 5.0 mA (see Figure 1) to achieve

which diverts the capacitively coupled current away from the            10 kV/μs CMR. Capacitive coupling is higher when the internal

sensitive IC circuitry. However, this shield does not eliminate         load resistor is used (due to CLEDO2) and an IF = 16 mA is

the capacitive coupling between the LED and the optocoupler             required to obtain 10 kV/μs CMR.

output pins and output ground as shown in Figure 15. This               The placement of the LED current setting resistor affects the

capacitive coupling causes perturbations in the LED current             ability of the drive circuit to keep the LED on during transients

during common mode transients and becomes the major                     and interacts with the direct coupling to the optocoupler

source of CMR failures for a shielded optocoupler. The main             output. For example, the LED resistor in Figure 16 is connected

design objective of a high CMR LED drive circuit becomes                to the anode. Figure 17 shows the AC equivalent circuit for

keeping the LED in the proper state (on or off ) during common          Figure 16 during common mode transients. During a +dVCM/dt

mode transients. For example, the recommended application               in Figure 17, the current available at the LED anode (ITOTAL) is

circuit (Figure 13), can achieve 10 kV/μs CMR while minimizing          limited by the series resistor. The LED current (IF) is reduced

component complexity. Note that a CMOS gate is                          from its DC value by an amount equal to the current that flows

recommended in Figure 13 to keep the LED off when the gate              through CLEDP and CLEDO1. The situation is made worse

is in the high state.                                                   because the current through CLEDO1 has the effect of trying to

Another cause of CMR failure for a shielded optocoupler is              pull the output high (toward a CMR failure) at the same time

direct coupling to the optocoupler output pins through CLEDO1           the LED current is being reduced. For this reason, the

and CLEDO2 in Figure 15. Many factors influence the effect and          recommended LED drive circuit (Figure 13) places the current

magnitude of the direct coupling including the use of an                setting resistor in series with the LED cathode. Figure 18 is the

internal or external output pull-up resistor, the position of the       AC equivalent circuit for Figure 13 during common mode

LED current setting resistor, the connection of the unused              transients. In this case, the LED current is not reduced during a

input package pins, and the value of the capacitor at the               +dVCM/dt transient because the current flowing through the

optocoupler output (CL).                                                package capacitance is supplied by the power supply. During a

Techniques to keep the LED in the proper state and minimize             dVCM/dt transient, however, the LED current is reduced by the

the effect of the direct coupling are discussed in the next two         amount of current flowing through CLEDN. But better CMR

sections.                                                               performance is achieved since the current flowing in CLEDO1

                                                                        during a negative transient acts to keep the output low.

                                                                        Coupling to the LED and output pins is also affected by the

                                                                        connection of pins 1 and 4. If CMR is limited by perturbations in

                                                                        the LED on current, as it is for the recommended drive circuit

                                                                        (Figure 13), pins 1 and 4 should be connected to the input

                                                                        circuit common. However, if CMR performance is limited by

                                                                        direct coupling to the output when the LED is off, pins 1 and 4

                                                                        should be left unconnected.

                                                                   Broadcom

                                                                   -8-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                          CMR with the LED Off (CMRH)

Data Sheet

CMR with the LED Off (CMRH)                                            IPM Dead Time and Propagation Delay

A high CMR LED drive circuit must keep the LED off (VF ≤               Specifications

VF(OFF)) during common mode transients. For example, during            These devices include a Propagation Delay Difference

a +dVCM/dt transient in Figure 18, the current flowing through         specification intended to help designers minimize dead time in

CLEDN is supplied by the parallel combination of the LED and           their power inverter designs. Dead time is the time period

series resistor. As long as the voltage developed across the           during which both the high and low side power transistors (Q1

resistor is less than VF(OFF), the LED remains off and no common       and Q2 in Figure 22) are off. Any overlap in Q1 and Q2

mode failure occurs. Even if the LED momentarily turns on, the         conduction results in large currents flowing through the power

100 pF capacitor from pins 6-5 will keep the output from               devices between the high and low voltage motor rails.

dipping below the threshold. The recommended LED drive                 To minimize dead time, the designer must consider the

circuit (Figure 13) provides about 10V of margin between the           propagation delay characteristics of the optocoupler as well as

lowest optocoupler output voltage and a 3V IPM threshold               the characteristics of the IPM IGBT gate drive circuit.

during a 10 kV/μs transient with VCM = 1000V. Additional               Considering only the delay characteristics of the optocoupler

margin can be obtained by adding a diode in parallel with the          (the characteristics of the IPM IGBT gate drive circuit can be

resistor, as shown by the dashed line connection in Figure 18,         analyzed in the same way), it is important to know the

to clamp the voltage across the LED below VF(OFF).                     minimum and maximum turn-on (tPHL) and turn-off (tPLH)

Since the open collector drive circuit, shown in Figure 19,            propagation delay specifications, preferably over the desired

cannot keep the LED off during a +dVCM/dt transient, it is not         operating temperature range.

desirable for applications requiring ultra high CMRH                   The limiting case of zero dead time occurs when the input to

performance. Figure 20 is the AC equivalent circuit for                Q1 turns off at the same time that the input to Q2 turns on. This

Figure 16 during common mode transients. Essentially all the           case determines the minimum delay between LED1 turn-off

current flowing through CLEDN during a +dVCM/dt transient              and LED2 turn-on, which is related to the worst-case

must be supplied by the LED. CMRH failures can occur at dv/dt          optocoupler propagation delay waveforms, as shown in

rates where the current through the LED and CLEDN exceeds              Figure 23. A minimum dead time of zero is achieved in

the input threshold. Figure 21 is an alternative drive circuit         Figure 23 when the signal to turn on LED2 is delayed by

which does achieve ultra high CMR performance by shunting              (tPLHmax - tPHLmin) from the LED1 turn off. This delay is the

the LED in the off state.                                              maximum value for the propagation delay difference

                                                                       specification which is specified at 500 ns for the HCPL-530x

                                                                       over an operating temperature range of –55°C to +125°C.

                                                                       Delaying the LED signal by the maximum propagation delay

                                                                       difference ensures that the minimum dead time is zero, but it

                                                                       does not tell a designer what the maximum dead time will be.

                                                                       The maximum dead time occurs in the highly unlikely case

                                                                       where one optocoupler with the fastest tPLH and another with

                                                                       the slowest tPHL are in the same inverter leg. The maximum

                                                                       dead time in this case becomes the sum of the spread in the

                                                                       tPLH and tPHL propagation delays as shown in Figure 24. The

                                                                       maximum dead time is also equivalent to the difference

                                                                       between the maximum and minimum propagation delay

                                                                       difference specifications. The maximum dead time (due to the

                                                                       optocouplers) for the HCPL-530x is 670 ns (= 500 ns – (–170 ns))

                                                                       over an operating temperature range of –55°C to +125°C.

                                                                  Broadcom

                                                                  -9-
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                                                                           IPM Dead Time and Propagation Delay  Specifications

Data Sheet

Figure 1 Typical Transfer Characteristics                                                                         Figure 2                             Normalized Output Current vs. Temperature

                           10                                                                                                                    1.0

IO – OUTPUT CURRENT – mA   8                                                                                          NORMALIZED OUTPUT CURRENT  0.9

                                                                                                                                                 0.8

                           6

                                                                                                                                                 0.7

                           4

                                                                                                                                                 0.6                            IF = 10 mA

                                                       VO = 0.6 V                                                                                                               VO = 0.6 V

                           2                               125°C                                                                                 0.5

                                                           25°C

                           0                               -55°C                                                                                 0

                               0   5               10      15      20                                                                            -60   -40  -20  0      20  40  60    80 100 120 140

                                  IF – FORWARD LED CURRENT – mA                                                                                             TA – TEMPERATURE – °C

Figure 3                          High Level Output Current vs.               Temperature                         Figure 4 Input Current vs. Forward Voltage

PA                         25                                                                                                               1000                                TA = 25°C

LEVEL OUTPUT CURRENT –             VF = 0.8 V                                                                         FORWARD CURRENT – mA       100

                                   VCC = VO = 30 V                                                                                                                  IF

                           20

                                                                                                                                                 10           VF+

                           15                                                                                                                                    –

                                                                                                                                                 1.0

                           10                                                                                                                    0.1

HIGH                       5                                                                                          IF –                       0.01

–                                                                                                                     0.001
                           0                                                                                                                     1.10      1.20     1.30        1.40  1.50  1.60
IOH                        -60    -40 -20  0   20  40  60  80 100 120 140

                                   TA – TEMPERATURE – °C                                                                                               VF – FORWARD VOLTAGE – VOLTS

Figure 5 Propagation Delay                                 Test Circuit

                                   1                                       8

IF(ON) =10 mA                                              20 k:              0.1 μF            20 k:                                                  If

                        +          2                                       7                           +                                                                tf                            tr
                                                                                                       –
                                                                                                                                                       VO
                               5V                                                                         VCC = 15 V

                        –                                                                                                                                                       90%         90%

                                   3                                       6                    VOUT

                                                                                           CL*                                                         VTHHL                                              VTHLH

                                   4                                       5                                                                                                    10%         10%

                                               SHIELD

                                                                                                                                                                 tPHL                       tPLH

                                                                   *TOTAL     LOAD CAPACITANCE

                                                                                                          Broadcom

                                                                                                          - 10 -
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                                                                                  IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications

Data Sheet

Figure 6                             CMR Test     Circuit.    Typical   CMR       Waveform

                                         1                                8                                                                                 VCM

                                     IF                         20 k:        0.1  μF             20 k:

                                         2                                7                                                                                                                                  GV  =  VCM

                                                                                                                                                                                                             Gt     't

                                                                                                        +  VCC = 15 V
                                                                                                        –
                             B       A                                                                                                                      OV

                                         3                                6                   VOUT                                                                       't

                                                                                          100 pF*

                             +           4                                5                                                                                 VO                                                           VCC

                                                  SHIELD                                                                                                    SWITCH   AT  A:  IF  =  0 mA

VFF                                                                               *100 pF TOTAL

                             –                                                    CAPACITANCE

                                                                                                                                                            VO                                                           VOL

                                                                                                                                                            SWITCH   AT  B:  IF  =  10 mA

                                                          +  –

                                                      VCM = 1000 V

Figure 7 Propagation Delay                                      with External         20  kΩ  RL  vs.                  Figure 8 Propagation Delay                                            with Internal   20  kΩ  RL  vs.

Temperature                                                                                                            Temperature

                             600                                                                                                                    600

ns                                   IF = 10 mA                                                                        ns                                   IF = 10 mA

–                                    VCC = 15 V                                                                        –                                    VCC = 15 V

DELAY                        500     CL = 100 pF                                                                       DELAY                        500     CL = 100 pF

                                     RL = 20  k: (EXTERNAL)                                                                                                 RL = 20   k: (INTERNAL)

PROPAGATION                  400                                                                                       PROPAGATION                  400

                             300                                    tPLH                                                                            300                                      tPLH

                                                                    tPHL                                                                                                                     tPHL

                             200                                                                                                                    200

–                                                                                                                      –

tP                                                                                                                     tP

                             100                                                                                                                    100
                                -60 -40 -20   0   20  40  60    80 100 120 140                                                                      -60 -40      -20  0      20     40  60   80 100 120 140

                                         TA – TEMPERATURE – °C                                                                                                   TA – TEMPERATURE – °C

Figure 9                             Propagation Delay vs. Load Resistance                                             Figure 10 Propagation Delay vs. Load Capacitance

                             800                                                                                                    1400                    IF = 10 mA

tP – PROPAGATION DELAY – ns                                                                                            tP – PROPAGATION DELAY – ns1200      VCC = 15 V

                                     IF = 10 mA                                                                                                             RL = 20 k:

                             600     VCC = 15 V                                                                                                   1000      TA = 25°C

                                     CL = 100 pF                                                                                                                 tPLH

                                     TA = 25 °C                                                                                                     800          tPHL

                             400                                    tPLH                                                                            600

                                                                    tPHL

                                                                                                                                                    400

                             200                                                                                                                    200

                                                                                                                                                    0    0       100     200            300  400   500

                                  0      10       20      30        40    50

                                     RL – LOAD RESISTANCE – K:                                                                                              CL – LOAD CAPACITANCE – pF

                                                                                                           Broadcom

                                                                                                           - 11 -
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                                                                                          IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications

Data Sheet

Figure 11                            Propagation Delay vs. Supply Voltage                                              Figure 12 Propagation Delay vs. Input                                       Current

                           1400                               IF = 10 mA                                                                               500      VCC = 15 V

tP – PROPAGATION DELAY – ns                                   CL = 100 pF                                                 tP – PROPAGATION DELAY – ns           CL = 100 pF          tPLH

                           1200                               RL = 20 k:                                                                                        RL = 20 k:           tPHL

                                                              TA = 25°C                                                                                400      TA = 25°C

                           1000                                  tPLH

                                                                 tPHL

                             800

                                                                                                                                                       300

                             600

                             400                                                                                                                       200

                             200

                             0    5         10     15     20     25        30                                                                          100

                                                                                                                                                             0      5        10      15        20

                                     VCC – SUPPLY VOLTAGE – V                                                                                                   IF – FORWARD LED CURRENT – mA

Figure 13 Recommended LED                                        Drive Circuit                                         Figure 14 Optocoupler Input to                                    Output       Capacitance  Model     for

                                                                                                                       Unshielded Optocouplers

                                                1                              8

                                                                 20 k:            0.1  μF  20 k:                                                       1                             8

                                  +5 V          2                              7                      +    VCC  =  15  V                                                     20 k:
                                                                                                      –
                                                                                                                                                                CLEDP

                                                                                                                                                       2                             7

                                     310 :

                                                3                              6           VOUT

                             CMOS                                                          100 pF                                                      3                             6

                                                4                              5                                                                             CLEDN

                                                       SHIELD

                                                                                       *100 pF TOTAL                                                   4                             5

                                                                                       CAPACITANCE                                                              SHIELD

Figure 15 Optocoupler Input to Output Capacitance Model                                               for              Figure 16 LED Drive Circuit with resistor Connected to LED Anode

Shielded Optocouplers                                                                                                  (not recommended)

1                                                             8                                                                                                        1                           8

                                                                                                                                                       +5 V                                                    20 k:

                                                                                                                                                                                        20 k:         0.1  μF

                                  CLEDPCLED02      20 k:                                                                                                               2                           7                      +

2                                                             7                                                                                           310 :                                                           –  VCC = 15    V

                                                   CLED01

                                                                                                                                                                       3                           6               VOUT

3                                                             6                                                                                        CMOS                                                    100 pF

                             CLEDN

                                                                                                                                                                       4                           5

4                                                             5                                                                                                              SHIELD

                                     SHIELD                                                                                                                                                                *100 pF TOTAL

                                                                                                                                                                                                           CAPACITANCE

                                                                                                           Broadcom

                                                                                                           - 12 -
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                                                        IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications

Data Sheet

Figure 17 AC Equivalent Circuit for Figure 16 During Common                       Figure 18 AC Equivalent Circuit for Figure 13 During Common

Mode Transients                                                                   Mode Transients

            1                                8                                                1                                   8

ITOTAL*        ICLEDP          20                        20 k:                                                     20

                               k:                                                                  CLEDPCLED02     k:                      20 k:

            2          CLED02                7                                                2                                   7
               IF  CLEDP
300 :                          CLED01                                                                              CLED01

                   ICLED01                         VOUT                             300 :          CLEDN                             VOUT

            3                                6                                                3                                   6

               CLEDN                                     100 pF                                   ICLEDN*                                  100 pF

            4                                5                                      + VR** –  4                                   5

                   SHIELD                                                                          SHIELD

* THE ARROWS INDICATE THE DIRECTION OF CURRENT                                      * THE ARROWS INDICATE THE DIRECTION OF CURRENT

FLOW FOR +dVCM/dt TRANSIENTS.                                                       FLOW FOR +dVCM/dt TRANSIENTS.

                                                                                    ** OPTIONAL CLAMPING DIODE FOR IMPROVED CMH

                       +  –                                                         PERFORMANCE.  VR < VF (OFF) DURING +dVCM/dt.

                       VCM                                                                                 +  –

                                                                                                           VCM

Figure 19   Not Recommended Open Collector LED Drive Circuit                      Figure 20 AC Equivalent Circuit for Figure 19            During Common

                                                                                  Mode Transients

               1                                8

+5 V                           20 k:                                                          1                                   8

               2                                7                                                                  20

                                                                                                   CLEDP CLED02    k:                      20 k:

                                                                                              2                                   7

               3                                6                                                                  CLED01

Q1                                                                                  Q1        3    CLEDN                          6  VOUT

                                                                                                  ICLEDN*                                  100 pF

               4                                5

                       SHIELD                                                                 4                                   5

                                                                                                   SHIELD

                                                                                    * THE ARROWS INDICATE THE DIRECTION OF CURRENT

                                                                                    FLOW FOR +dVCM/dt TRANSIENTS.

                                                                                                           +  –

                                                                                                           VCM

Figure  21  Recommended        LED Drive Circuit for     Ultra  High CMR

            1                                8

+5 V                           20 k:

            2                                7

            3                                6

            4                                5

                   SHIELD

                                                                          Broadcom

                                                                          - 13 -
HCPL-5300, HCPL-5301,     HCPL-530K, 5962-96852                                                        IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications

Data Sheet

Figure 22 Typical         Application Circuit

                          HCPL-530x

                       1                         8                VCC1

       ILED1                         20 k:          0.1  μF                                       IPM

+5 V                   2                         7                20 k:

                                                                                                       +HV

            310 :      3                         6                       VOUT1

      CMOS                                                                                    Q1

                       4                         5                                                          M

                          SHIELD

                          HCPL-530x                                                           Q2

                       1                         8                VCC2   HCPL-530x

       ILED2                         20 k:          0.1  μF              HCPL-530x                     -HV

+5 V                   2                         7                20 k:

                                                                         HCPL-530x

            310 :      3                         6                VOUT2  HCPL-530x

      CMOS                                                               HCPL-530x

                       4                         5

                          SHIELD

Figure 23 Minimum LED Skew for Zero Dead Time

ILED1

                                                    Q1 OFF

VOUT1                     Q1 ON

VOUT2                     Q2 OFF

                                                    Q2 ON

ILED2

                       tPLH MAX.

                                     tPHL

                                     MIN.

                   PDD* MAX. =

                   (tPLH-tPHL) MAX. =      tPLH MAX. - tPHL MIN.

                   *PDD = PROPAGATION DELAY DIFFERENCE

NOTE: THE PROPAGATION DELAYS USED TO CALCULATE

PDD ARE TAKEN AT EQUAL TEMPERATURES.

                                                                                    Broadcom

                                                                                    - 14 -
HCPL-5300, HCPL-5301, HCPL-530K, 5962-96852                                        IPM Dead Time and Propagation Delay Specifications

Data Sheet

Figure 24 Waveforms for Dead Time Calculations

ILED1

                                             Q1 OFF

VOUT1       Q1 ON

VOUT2       Q2 OFF

                                             Q2 ON

ILED2

            tPLH

            MIN.

            tPLH

            MAX.

            PDD*    tPHL

            MAX.    MIN.

                    tPHL

                    MAX.

                    MAX.

                    DEAD TIME

                    MAXIMUM DEAD TIME (DUE TO OPTOCOUPLER)

                    = (tPLH MAX. - tPLH MIN.) + (tPHL MAX. - tPHL MIN.)

                    = (tPLH MAX. - tPHL MIN.) - (tPLH MIN. - tPHL MAX.)

                    = PDD* MAX. - PDD* MIN.

                    *PDD = PROPAGATION DELAY DIFFERENCE

NOTE: THE PROPAGATION DELAYS USED TO CALCULATE THE MAXIMUM

DEAD TIME ARE TAKEN AT EQUAL TEMPERATURES.

                                                                         Broadcom

                                                                         - 15 -
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9685201KPA  5962-9685201KPC   HCPL-5300  HCPL-5300#100  HCPL-5300#200  HCPL-5300#300    HCPL-5301

HCPL-5301#100  HCPL-5301#200  HCPL-5301#300  HCPL-530K  HCPL-530K#200  5962-9685201KXA  HCPL-530K-

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