EL847 سلسلة فوتوكوبلر - 16-دبوس DIP - عزل 5000 فولت RMS - نسبة نقل التيار 50-600% - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة EL847 عائلة من فوتوكوبلرات الفوتوترانزستور رباعية القنوات، مُحكمة في غلاف قياسي مزدوج الخطوط (DIP) مكون من 16 دبوسًا. تحتوي كل قناة على ثنائي باعث للأشعة تحت الحمراء مقترن بصريًا بكاشف فوتوترانزستور، مما يوفر عزلًا كهربائيًا قويًا بين دوائر الإدخال والإخراج. تم تصميم هذا الجهاز لنقل الإشارات بشكل موثوق في البيئات التي تكون فيها فروق الجهد المحتملة ومقاومة الضوضاء من الأمور الحاسمة.

الوظيفة الأساسية هي نقل الإشارات الكهربائية باستخدام الضوء، وبالتالي تحقيق العزل الجلفاني. هذا يمنع حلقات التأريض، ويكبح الضوضاء، ويحمي الدوائر الحساسة من التغيرات العابرة ذات الجهد العالي. تتوفر السلسلة بخيارين رئيسيين لأشكال الأطراف: غلاف DIP القياسي للتركيب عبر الثقب، وغلاف SMD للتركيب السطحي، مما يوفر مرونة لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة المختلفة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تيار الأمام للإدخال (I_F)F): 60 مللي أمبير (مستمر). هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه على ثنائي الإدخال الباعث للضوء (LED).
• تيار الأمام الذروي (I_FP)FP): 1 أمبير لمدة 1 ميكروثانية (نبضة). يسمح بنبضات تيار عالية وقصيرة للقيادة أو الاختبار.
• الجهد العكسي (V_R)R): 6 فولت. أقصى جهد انحياز عكسي يمكن لثنائي الإدخال الباعث للضوء تحمله.
• جهد المجمع-الباعث (V_CEO)CEO): 80 فولت. أقصى جهد يمكن لترانزستور الإخراج الفوتو-ترانزستور منعه عندما يكون في حالة إيقاف.
• تيار المجمع (I_C)C): 50 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن لترانزستور الإخراج استيعابه.
• جهد العزل (V_ISO)ISO): 5000 فولت_RMSلمدة دقيقة واحدة. معيار أمان رئيسي يشير إلى قوة العزل الكهربائي بين جانبي الإدخال والإخراج.
• درجة حرارة التشغيل (T_OPR)A): من -55°C إلى +110°C. تحدد نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة اللحام (T_SOL)S): 260°C لمدة 10 ثوانٍ. تحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية (T_AA = 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك).

2.2.1 خصائص الإدخال (جانب LED)

• جهد الأمام (V_F)F): عادةً 1.2 فولت، بحد أقصى 1.4 فولت عند I_FF = 20 مللي أمبير. يستخدم لحساب المقاوم المحدد للتيار المطلوب.
• التيار العكسي (I_R)R): بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_RR = 4 فولت. يشير إلى تسرب منخفض جدًا عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي.
• سعة الإدخال (C_in)): عادةً 30 بيكو فاراد، بحد أقصى 250 بيكو فاراد. يؤثر على قدرة التبديل عالية التردد على جانب الإدخال.

2.2.2 خصائص الإخراج (جانب الفوتوترانزستور)

• تيار الظلام للمجمع-الباعث (I_CEO)CEO): بحد أقصى 100 نانو أمبير عند V_CECE = 20 فولت، I_FF = 0 مللي أمبير. تيار التسرب عندما يكون LED مطفأ؛ كلما كانت القيمة أقل كان ذلك أفضل لمقاومة الضوضاء.
• جهد انهيار المجمع-الباعث (BV_CEO)CEO): بحد أدنى 80 فولت عند I_CC = 0.1 مللي أمبير. يؤكد قدرة منع الجهد العالي.
• جهد تشبع المجمع-الباعث (V_CE(sat))): عادةً 0.1 فولت، بحد أقصى 0.2 فولت عند I_FF = 20 مللي أمبير، I_CC = 1 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر الترانزستور عندما يكون في حالة تشغيل كاملة (مشبع). من المرغوب أن تكون القيمة منخفضة لتقليل فقد الطاقة.

2.2.3 خصائص النقل

• نسبة نقل التيار (CTR)): من 50% إلى 600% عند I_FF = 5 مللي أمبير، V_CECE = 5 فولت. هذا هو المعيار الأكثر أهمية، ويُعرّف على أنه (I_CC / I_FF) * 100%. إنه يمثل كفاءة تحويل تيار الإدخال إلى تيار الإخراج. يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر بمستويات كسب مختلفة.
• مقاومة العزل (R_IO)ISO): بحد أدنى 5 × 10¹⁰10 أوم عند V_IOISO = 500 فولت تيار مستمر. مقاومة عالية للغاية بين الجانبين المعزولين، مما يضمن الحد الأدنى من التسرب.
• السعة الطافية (C_IO)F): عادةً 0.6 بيكو فاراد، بحد أقصى 1.0 بيكو فاراد. السعة الطفيلية عبر حاجز العزل، والتي تؤثر على مناعة التغيرات العابرة المشتركة واقتران الضوضاء عالية التردد.
• تردد القطع (f_c)C): عادةً 80 كيلو هرتز عند V_CECE = 5 فولت، I_CF = 2 مللي أمبير، R_LL = 100 أوم. عرض النطاق الترددي عند -3 ديسيبل، مما يشير إلى أقصى تردد إشارة رقمي مفيد.
• زمن الصعود (t_rr) وزمن الهبوط (t_f)f): عادةً 6 ميكروثانية و 8 ميكروثانية على التوالي (بحد أقصى 18 ميكروثانية لكل منهما) تحت ظروف الاختبار المحددة. معلمات سرعة التبديل هذه حاسمة لتحديد أقصى معدلات بيانات في التطبيقات الرقمية.

3. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية (على الرغم من عدم تفصيلها في النص المقدم). عادةً ما توضح هذه المنحنيات العلاقة بين المعلمات الرئيسية، مما يوفر للمصممين فهمًا أعمق لسلوك الجهاز يتجاوز القيم الدنيا/النموذجية/القصوى المجدولة.

• نسبة نقل التيار (CTR) مقابل تيار الأمام (I_F)F): يوضح كيف تتغير الكفاءة مع تيار القيادة، حيث غالبًا ما تبلغ ذروتها عند I_F.
• F محدد.نسبة نقل التيار (CTR) مقابل درجة الحرارة
• : يوضح معامل درجة الحرارة السالب لنسبة نقل التيار، والذي عادةً ما ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر مستقرة على كامل نطاق درجة الحرارة._Cتيار الإخراج (I_CE)C) مقابل جهد المجمع-الباعث (V
• CE): مجموعة من المنحنيات تُظهر خصائص إخراج الفوتوترانزستور لتيارات إدخال مختلفة، تشبه منحنيات إخراج الترانزستور ثنائي القطب._{جهد التشبع (V}CE(sat)) مقابل تيار المجمع (I_C)C): يوضح كيف يزداد انخفاض الجهد في حالة التشغيل مع تيار الحمل.

4. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

4.1 أبعاد الغلاف

يُقدم الجهاز بخيارين رئيسيين لأشكال الأطراف:

1. النوع القياسي DIP: غلاف للتركيب عبر الثقب يحتوي على 16 دبوسًا بتباعد 2.54 ملم (100 ميل). توضح الرسومات الأبعادية التفصيلية طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وطول الدبوس، والتباعد.
2. النوع S (التركيب السطحي): شكل أطراف "جناح النورس" لتجميع SMD. تتضمن الأبعاد توصيات لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة.

ميزة ميكانيكية رئيسية تتعلق بالسلامة هيمسافة الزحفالبالغة >7.62 ملم بين جانبي الإدخال والإخراج للغلاف. هذه هي أقصر مسافة على طول سطح الغلاف العازل بين الأجزاء الموصلة وهي ضرورية للوفاء بمعايير السلامة لجهد العزل العالي.

4.2 توزيع الدبابيس والمخطط التخطيطي

تكوين الدبابيس مباشر ومتسق عبر جميع القنوات:

• الدبابيس 1، 3، 5، 7: الأنود للقنوات 1-4 على التوالي.
• الدبابيس 2، 4، 6، 8: الكاثود للقنوات 1-4 على التوالي.
• الدبابيس 9، 11، 13، 15: الباعث للقنوات 1-4 على التوالي.
• الدبابيس 10، 12، 14، 16: المجمع للقنوات 1-4 على التوالي.

هذا الترتيب يجمع جميع المدخلات في جانب واحد (الدبابيس 1-8) وجميع المخرجات في الجانب المقابل (الدبابيس 9-16)، مما يعزز حاجز العزل ماديًا.

4.3 علامات الجهاز

يتم وضع علامات على الجهاز من الأعلى بـ \"EL847\" (رقم الجهاز)، يليه رمز السنة المكون من رقم واحد (Y)، ورمز الأسبوع المكون من رقمين (WW)، ولاحقة اختيارية \"V\" تشير إلى موافقة VDE لتلك الوحدة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

توفر ورقة البيانات ملف تعريف تفصيلي لإعادة التدفق متوافق مع IPC/JEDEC J-STD-020D للحام الخالي من الرصاص:

• التسخين المسبق: من 150°C إلى 200°C على مدى 60-120 ثانية.
• الوقت فوق نقطة السيولة (T_LL=217°C): 60-100 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى (T_P)P): بحد أقصى 260°C.
• الوقت ضمن 5°C من القمة: بحد أقصى 30 ثانية.
• أقصى معدل صعود: 3°C/ثانية من T_smaxإلى T_p.
• P.أقصى معدل هبوط
• : 6°C/ثانية.إجمالي وقت الدورة
• : بحد أقصى 8 دقائق من 25°C إلى القمة.عدد دورات إعادة التدفق

: يمكن للجهاز تحمل ما يصل إلى 3 دورات إعادة تدفق.

الالتزام بهذا الملف الشخصي أمر بالغ الأهمية لمنع تشقق الغلاف، أو التقشر، أو تلف الشريحة الداخلية وروابط الأسلاك بسبب الإجهاد الحراري.

6. معلومات التعبئة والطلبيتم طلب سلسلة EL847 باستخدام تنسيق رقم الجزء:.

• XEL847X-V
• V: خيار شكل الطرف. \"S\" للتركيب السطحي، فارغ (بدون) لـ DIP القياسي.

: لاحقة اختيارية تشير إلى تضمين موافقة السلامة VDE لتلك الوحدة المحددة.التعبئة

: يتم توريد كلا المتغيرين في أنابيب تحتوي كل منها على 20 وحدة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

1. جهاز EL847 متعدد الاستخدامات ويمكن استخدامه في تكوينات مختلفة:عزل الإشارات الرقمية
2. : قم بتوصيل LED الإدخال على التوالي مع مقاوم محدد للتيار إلى دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة. يمكن رفع جهد المجمع للإخراج إلى جهد المنطق للجانب المعزول عبر مقاوم. عادةً ما يتم تأريض الباعث. يوفر هذا نقلًا مقاومًا للضوضاء لإشارات التشغيل/الإيقاف، كما في وحدات I/O لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).عزل الإشارات التناظرية (الوضع الخطي)
3. : من خلال تشغيل الفوتوترانزستور في منطقته الخطية (غير المشبعة)، يمكن جعل تيار الإخراج متناسبًا تقريبًا مع تيار LED الإدخال. يتطلب هذا انحيازًا دقيقًا وهو عرضة لتغيرات نسبة نقل التيار والانحراف الحراري. غالبًا ما يستخدم للعزل التناظري منخفض النطاق الترددي ومنخفض الدقة.قيادة الأحمال الصغيرة

: يمكن للإخراج قيادة أحمال صغيرة مباشرة مثل المرحلات، أو مصابيح LED، أو مشغلات optotriac، بشرط عدم تجاوز تصنيفات تيار المجمع والجهد.

• 7.2 اعتبارات التصميم وأفضل الممارساتاختيار نسبة نقل التيار (CTR) وتصميم الدائرة_F: النطاق الواسع لنسبة نقل التيار (50-600%) يتطلب تصميمًا دقيقًا. للتبديل الرقمي، اختر مستوى كسب لنسبة نقل التيار يضمن تشبع ترانزستور الإخراج عند الحد الأدنى المحدد لنسبة نقل التيار مع I_LF المختار والمقاوم الحمل (R_CL). يجب أن تكون الحالة I_{C = CTR}min_F* I_CCF أكبر من V_LCC /R
• L لضمان التشبع.المفاضلة بين السرعة والتيار_F: يؤدي ارتفاع I_rF عمومًا إلى تحسين سرعة التبديل (يقلل t_fr /t_Ff) ولكنه يقلل نسبة نقل التيار بمرور الوقت بسبب شيخوخة LED. يجب أن يستخدم التصميم أقل I
• F يلبي متطلبات السرعة ومقاومة الضوضاء.مقاومة الضوضاء والتجاوز_IO: لتحسين مناعة التغيرات العابرة المشتركة (CMTI)، استخدم مكثف تجاوز (مثل 0.1 ميكرو فاراد) بين مصدر الطاقة والأرض على جانبي الإدخال والإخراج، مع وضعه أقرب ما يمكن إلى دبابيس الجهاز. هذا يساعد في مواجهة آثار سعة الاقتران الداخلية (C
• F).تبديد الحرارة_TOT: لاحظ حدود تبديد الطاقة الإجمالية (P_FD = 200 ملي واط). يتم حساب الطاقة على أنها (I_FF * V_CF) على جانب الإدخال زائد (I_CEC * V

CE) على جانب الإخراج.

8. المقارنة التقنية والمزايا الرئيسية

• يتميز EL847 في السوق من خلال عدة ميزات رئيسية:_{جهد عزل مرتفع (5000 فولت})RMS
• ): يتجاوز متطلبات العديد من تطبيقات التحكم الصناعي وإمدادات الطاقة، مما يوفر هامش أمان كبير.نطاق تشغيل واسع لدرجة الحرارة (من -55°C إلى +110°C)
• : مناسب للبيئات الصناعية والسياسية القاسية حيث تكون درجات الحرارة القصوى شائعة.موافقات سلامة شاملة
• : موافقات UL، وcUL، وVDE، وSEMKO، وNEMKO، وDEMKO، وFIMKO، وCQC تُبسط عملية دمج الجهاز في المنتجات النهائية التي تتطلب شهادات للأسواق العالمية المختلفة.أربع قنوات في غلاف واحد
• : يوفر توفيرًا في مساحة اللوحة وكفاءة في التكلفة مقارنة باستخدام أربعة فوتوكوبلرات أحادية القناة لمهام عزل الإشارات المتعددة.خياران للغلاف

: التوفر في شكلين: التركيب عبر الثقب (DIP) والتركيب السطحي (SMD) يوفر مرونة لكل من النماذج الأولية والتجميع الآلي بكميات كبيرة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: كيف أختار المقاوم المحدد للتيار الصحيح لـ LED الإدخال؟_{ج1: استخدم الصيغة: R}limit_{= (V}supply_F- V_FF) / I_FF. استخدم أقصى V_FF من ورقة البيانات (1.4 فولت) لتصميم أسوأ حالة لضمان عدم تجاوز I_FF. اختر I

F بناءً على نسبة نقل التيار المطلوبة والسرعة؛ 5-20 مللي أمبير هو النطاق النموذجي.

س2: دارتي لا تتبدل بالكامل. جهد الإخراج لا ينخفض بما يكفي. ما الخطأ؟_Fج2: من المحتمل أن الفوتوترانزستور لا يدخل في حالة التشبع. هذه عادةً مشكلة في نسبة نقل التيار. تحقق من أن تصميمك يستخدم الحد الأدنى لنسبة نقل التيار (50%) في الحسابات. زد I_LF أو زد قيمة مقاومة الرفع R_CL على المجمع لتقليل I_{C المطلوب للتشبع (I}C(sat)_CC≈ V_LCC /R

L).

س3: هل يمكنني استخدام هذا لعزل الإشارات التناظرية مثل مخرجات المستشعرات؟

ج3: هذا ممكن ولكنه صعب. خطية الفوتوترانزستور ضعيفة، وتتغير نسبة نقل التيار بشكل كبير مع درجة الحرارة ومن جهاز لآخر. للعزل التناظري الدقيق، يوصى بشدة باستخدام مضخمات عزل مخصصة أو فوتوكوبلرات خطية (والتي تتضمن تغذية مرتدة للتعويض عن عدم الخطية).

س4: ما أهمية مسافة الزحف >7.62 ملم؟_{ج4: الزحف هو أقصر مسار على طول سطح الغلاف العازل بين الأجزاء الموصلة (مثل دبوس الإدخال 1 ودبوس الإخراج 9). تمنع مسافة الزحف الأطول التتبع السطحي (القوس الكهربائي عبر السطح بسبب التلوث أو الرطوبة) وهي شرط إلزامي لشهادات السلامة عند جهود عزل عالية مثل 5000 فولت}.

RMS

.

1. 10. دراسة حالة تصميمية عمليةالسيناريو: عزل أربع إشارات تحكم رقمية من وحدة تحكم دقيقة إلى مشغل محرك صناعي بجهد 24 فولت.
2. المتطلبات:
   • : تردد الإشارة < 1 كيلو هرتز، مقاومة عالية للضوضاء، عزل للسلامة ومنع حلقات التأريض.خيارات التصميم
   • الجهاز: EL847 (DIP القياسي)._Fجانب الإدخال_{: دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة (3.3 فولت، قادر على 20 مللي أمبير). اختر I}F = 10 مللي أمبير لسرعة وعمر تشغيل جيدين. R
   • limit= (3.3 فولت - 1.4 فولت) / 0.01 أمبير = 190 أوم. استخدم مقاوم 200 أوم قياسي._Lجانب الإخراج_{: يتوقع مشغل المحرك مستوى منطقي عالٍ بجهد 24 فولت، يتم سحبه إلى الأرض للتشغيل. قم بتوصيل المجمع بمصدر 24 فولت عبر مقاوم رفع. اختر R}L لضمان التشبع عند الحد الأدنى لنسبة نقل التيار. المطلوب I_LC(sat)_{> 24 فولت / R}L. مع CTR_Fmin_C=50% و I_LF=10 مللي أمبير، I_{C >= 5 مللي أمبير. لذلك، يجب أن يكون R}L < 24 فولت / 0.005 أمبير = 4.8 كيلو أوم. تم اختيار مقاوم 3.3 كيلو أوم، مما يعطي I
   • C(sat)≈ 7.3 مللي أمبير، وهو ضمن تصنيف الجهاز البالغ 50 مللي أمبير ويوفر هامشًا جيدًا.
3. التجاوز: أضف مكثف سيراميك 0.1 ميكرو فاراد بين الدبوس 10 (المجمع 1) والدبوس 9 (الباعث 1)، وبالمثل للقنوات الأخرى، لتحسين مقاومة الضوضاء.

النتيجة

: واجهة قوية ومعزولة كهربائيًا قادرة على نقل إشارات التحكم بشكل موثوق في بيئة صناعية مليئة بالضوضاء الكهربائية._F11. مبدأ التشغيل_Cيعتمد تشغيل الفوتوكوبلر على التحويل الكهروضوئي-الكهربائي. عندما يتم تطبيق تيار أمامي (I_CF) على ثنائي الأشعة تحت الحمراء الباعث للإدخال (IRED)، فإنه يبعث فوتونات (ضوء) بطول موجي يبلغ عادةً حوالي 940 نانومتر. ينتقل هذا الضوء عبر فجوة عازلة شفافة (غالبًا ما تكون مصنوعة من مركب قولبة أو هواء) داخل الغلاف. يضرب الضوء منطقة قاعدة ترانزستور الإخراج الفوتو-سيليكون. تولد الفوتونات الممتصة أزواج إلكترون-فجوة، مما يخلق تيار قاعدة يشغل الترانزستور، مما يسمح لتيار المجمع (I_FC) بالتدفق. النقطة الرئيسية هي أن الاتصال الوحيد بين الإدخال والإخراج هو حزمة الضوء، مما يوفر العزل الجلفاني. النسبة I

C/I

F هي نسبة نقل التيار (CTR)، والتي تعتمد على الكفاءة الضوئية لـ LED، وحساسية الفوتوترانزستور، وكفاءة الاقتران الضوئي بينهما.

• 12. الاتجاهات والسياق الصناعيلا تزال الفوتوكوبلرات مثل EL847 مكونات أساسية في إلكترونيات الطاقة، والأتمتة الصناعية، وأنظمة الطاقة المتجددة حيث يكون العزل عالي الجهد أمرًا لا يمكن التفاوض عليه. الاتجاه في هذا القطاع هو نحو:
• سرعة أعلى: تطوير معزلات رقمية تعتمد على تقنيات الاقتران السعوي أو RF القائمة على CMOS تقدم معدلات بيانات في نطاق Mbps إلى Gbps، مما يتجاوز بكثير حد ~100 كيلو هرتز لفوتوكوبلرات الفوتوترانزستور التقليدية.
• تكامل أعلى: دمج العزل مع وظائف أخرى مثل مشغلات البوابات، أو واجهات ADC، أو معزلات USB/I2C/SPI في أغلفة واحدة.
• موثوقية وعمر تشغيل محسّنان: التركيز على تقنية LED ذات تدهور أقل مع مرور الوقت ودرجة الحرارة، مما يؤدي إلى نسبة نقل تيار أكثر استقرارًا على مدار عمر المنتج.

التصغير