ورقة بيانات السلسلة EL817-G من الفوتوكوبلر - حزمة DIP ذات 4 أطراف - عزل 5000 فولت جذر متوسط مربع - نسبة نقل التيار 50-600% - وثيقة تقنية باللغة الإنجليزية

نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة EL817-G عائلة من مقاومات الضوء (المقاومات الضوئية) القائمة على الترانزستور الضوئي، المصممة لعزل الإشارة ونقلها بين دوائر ذات جهود مختلفة. يدمج كل جهاز صمامًا ثنائيًا باعثًا للأشعة تحت الحمراء مقترنًا ضوئيًا بكاشف ترانزستور ضوئي من السيليكون، مُحاطًا داخل غلاف مضغوط رباعي الأطراف من نوع DIP. الوظيفة الأساسية هي توفير عزل كهربائي، لمنع ذروات الجهد وحلقات التأريض والضوضاء من الانتشار بين دوائر الإدخال والإخراج، وبالتالي حماية المكونات الحساسة وضمان سلامة الإشارة.

تكمن القيمة الأساسية المقدمة من هذه السلسلة في قدراتها القوية على العزل، والمؤكدة بتصنيف جهد عزل مرتفع يبلغ 5000 فولت_rms. This makes it suitable for industrial control systems and mains-connected appliances. The devices are manufactured to be halogen-free, complying with environmental regulations (Br < 900 ppm, Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). They also carry approvals from major international safety standards bodies including UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, and CQC, underscoring their reliability for use in certified end products.

الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• Input (LED Side): يمتلك الصمام الثنائي بالأشعة تحت الحمراء تيار أمامي مستمر أقصى (I_F) بقيمة 60 مللي أمبير. يمكنه تحمل تيار نبضي قصير جدًا مدته 1 ميكروثانية (I_FP) يصل إلى 1 أمبير، وهو مفيد لقمع العابرات. الجهد العكسي الأقصى (V_R) هو 6 فولت. تبديد طاقة الإدخال (P_D) مقدر بـ 100 ميلي واط عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض التصنيف بمقدار 2.9 ميلي واط/درجة مئوية فوق درجة حرارة البيئة 100 درجة مئوية.
• المخرج (جانب الترانزستور): تيار مجمع الضوئي الترانزستور (I_C) يقتصر على 50 مللي أمبير. جهد المجمع-الباعث (V_CEO) يمكن أن يصل إلى 80 فولت، بينما جهد الباعث-المجمع (V_ECO) يقتصر على 7 فولت. تبديد طاقة الخرج (P_C) هو 150 ميغاواط عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض بمقدار 5.8 ميغاواط/درجة مئوية فوق 100 درجة مئوية.
• إجمالي الجهاز: يجب ألا يتجاوز إجمالي استهلاك الطاقة للحزمة بأكملها (P_TOT) 200 ملي واط.
• Isolation & Environment: جهد العزل (V_ISO) بين المدخل والمخرج هو 5000 فولت_rms (تم اختباره لمدة دقيقة واحدة عند رطوبة نسبية 40-60٪). نطاق درجة حرارة التشغيل (T_OPR) واسع بشكل استثنائي، من -55 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية. درجة حرارة التخزين (T_STG) النطاق من -55°C إلى +125°C. يمكن للجهاز تحمل لحام عند 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

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

• خصائص الصمام الثنائي للإدخال: جهد التوصيل الأمامي (V_Fعادةً ما يكون الجهد الأمامي 1.2 فولت بحد أقصى 1.4 فولت عند تيار مقداره_F = 20 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار العكسي هو_R= 10 ميكرو أمبير عند جهد مقداره_R = 4 فولت. السعة المدخلة_in) عادةً ما يكون 30 بيكوفاراد.
• خصائص ترانزستور الخرج: تيار الظلام بين المجمع والباعث (I_CEO)، وهو تيار التسرب عندما يكون LED مغلقًا، بحد أقصى 100 نانو أمبير عند جهد_CE = 20 فولت. جهود الانهيار هي BV_CEO ≥ 80 فولت و BV_ECO ≥ 7V.
• خصائص النقل (حرجة):
  • نسبة نقل التيار (CTR): هذه هي نسبة تيار المجمع الناتج (I_C) إلى تيار الصمام الثنائي الباعث للضوء الداخل (I_F)، معبرًا عنها كنسبة مئوية. إنها المعلمة الرئيسية التي تحدد حساسية الجهاز وكسبه. تُقدم سلسلة EL817-G بدرجات متعددة من نسبة التحويل الحالية، مقاسة عند I_F = 5mA و V_CE = 5V:
    • EL817: 50% إلى 600% (نطاق واسع)
    • EL817A: 80% إلى 160%
    • EL817B: 130% إلى 260%
    • EL817C: 200% إلى 400%
    • EL817D: 300% إلى 600%
    • EL817X: 100% إلى 200%
    • EL817Y: 150% إلى 300%
    يسمح هذا التدرج للمصممين باختيار جهاز ذو كسب مناسب لتطبيقهم، مما يضمن أداءً ثابتًا للدائرة ويتجنب الحاجة إلى المعايرة اللاحقة.
  • جهد التشبع: جهد التشبع بين المجمع والباعث (V_CE(sat)عادةً ما يكون 0.1 فولت (بحد أقصى 0.2 فولت) عندما يكون الجهاز في حالة التشغيل الكامل (I_F=20 مللي أمبير، I_C=1 مللي أمبير)، مما يشير إلى أداء تبديل جيد.
  • معلمات العزل: مقاومة العزل (R_IO) هي 5×10 كحد أدنى¹⁰ Ω. سعة العزل (C_IO) تبلغ عادةً 0.6 بيكوفاراد، وهي منخفضة جدًا وتساعد في الحفاظ على رفض الضوضاء عالية التردد.
  • سرعة التبديل: زمن الصعود (t_r) وزمن الهبوط (t_f) هما عادةً 6 ميكروثانية و 8 ميكروثانية على التوالي (بحد أقصى 18 ميكروثانية لكل منهما)، تحت ظروف الاختبار المحددة (V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω). تبلغ تردد القطع (f_c) عادةً 80 كيلوهرتز. تحدد هذه المعايير أقصى تردد للإشارة الرقمية يمكن للمقترن التعامل معه بفعالية.

3. تحليل منحنى الأداء

بينما يشير ملف PDF إلى وجود "منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في محتوى النص. عادةً ما تتضمن مثل هذه صحائف البيانات منحنيات توضح العلاقات التالية، والتي تعتبر حاسمة في التصميم:

• نسبة نقل التيار مقابل تيار الأمام (I_F): يوضح كيفية تغير نسبة نقل التيار مع تيار تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء. غالبًا ما تنخفض نسبة نقل التيار عند قيم I_F مرتفعة جدًا بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة.
• CTR مقابل درجة الحرارة المحيطة (T_a): يوضح اعتماد كسب الجهاز على درجة الحرارة. عادةً ما تُظهر المقارنات الضوئية القائمة على الترانزستور الضوئي معامل درجة حرارة سالبًا لـ CTR؛ حيث يقل الكسب مع زيادة درجة الحرارة.
• جهد الأمام (V_F) مقابل تيار الأمام (I_F): منحنى I-V الثنائي القياسي، وهو مهم لحساب مقاومة الحد من التيار المطلوبة لجانب الإدخال.
• تيار المجمع (I_C) مقابل جهد المجمع-الباعث (V_CE): منحنيات خصائص الترانزستور الناتج، توضح منطقة التشبع ومنطقة النشاط لمستويات مختلفة من تيار LED المدخل (I_F).
• وقت التبديل مقابل مقاومة الحمل (R_L): يوضح كيف يؤثر اختيار المقاوم الساحب على المجمع في أوقات الصعود والهبوط لإشارة الخرج.

يجب على المصممين الرجوع إلى ملف PDF الكامل الذي يحتوي على رسوم بيانية لنمذجة سلوك الجهاز بدقة عبر ظروف التشغيل المقصودة.

4. Mechanical & Package Information

4.1 تكوين الدبابيس

توزيع دبابيس DIP رباعي الأطراف القياسي هو كما يلي (منظور من الأعلى، حيث تشير الشقّة أو النقطة إلى الدبوس 1):

1. الأنود (لمصباح LED المدخل)
2. الكاثود (لمصباح LED المدخل)
3. الباعث (للفوتوترانزستور المخرج)
4. المجمع (لترانزستور الضوء الخرجي)

هذا التكوين ثابت عبر السلسلة. يتم تحديد مسافة الزحف (أقصر مسافة على طول سطح العبوة العازلة بين الأطراف الموصلة) لتكون أكبر من 7.62 مم، مما يساهم في التصنيف العالي للعزل.

4.2 رسومات أبعاد العبوة

تُقدَّم السلسلة بعدة أشكال تغليف، على الرغم من أن الأبعاد التفصيلية بالمليمتر غير محددة بالكامل في النص المقدم. تشمل الخيارات:

• Standard DIP Type: الحزمة الكلاسيكية ذات الثقوب المارّة.
• Option M Type: يتميز بـ "ثني أرجل واسع" يوفر مسافة بين الأرجل تبلغ 0.4 بوصة (حوالي 10.16 ملم) بدلاً من المعيار 0.3 بوصة (7.62 ملم)، وهو مفيد للوحات التجارب أو تخطيطات PCB محددة تتطلب مساحة أكبر.
• Option S1 & S2 Types: أشكال أطراف مكونات التثبيت السطحي (SMD). هذه عبارة عن عبوات "منخفضة الارتفاع" مصممة للحام بإعادة التدفق. تتضمن ورقة البيانات تخطيطات الوسادات الموصى بها لكل من خياري S1 و S2 لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. يُقترح أبعاد الوسادات كمرجع ويجب تعديلها بناءً على عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة المحددة.

5. Soldering & Assembly Guidelines

تم تصنيف الجهاز لتحمل أقصى درجة حرارة لحام (T_SOL) تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. وهذا يتوافق مع ملفات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص الشائعة.

بالنسبة لحزم Through-Hole (DIP, M): يمكن استخدام تقنيات اللحام القياسية بالموجة أو اللحام اليدوي. يجب الحرص على عدم تجاوز الحد الأقصى البالغ 10 ثوانٍ عند وصلة الدبوس لمنع التلف الحراري للشريحة الداخلية وحزمة الإيبوكسي.

بالنسبة لحزم Surface Mount (S1, S2): تنطبق عمليات إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري. يجب اتباع تخطيط الوسادة الموصى به في ورقة البيانات لتحقيق حشوات لحام مناسبة وتجنب ظاهرة "شاهد القبر". يساعد التصميم منخفض الارتفاع في الثبات أثناء عملية إعادة التدفق. كما هو الحال مع جميع الأجهزة الحساسة للرطوبة، إذا تعرضت البكرة للرطوبة المحيطة لفترات طويلة، فقد يتطلب الأمر تجفيفًا وفقًا لمعايير IPC/JEDEC قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة".

التخزين: يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية، في بيئة جافة للحفاظ على قابلية اللحام ومنع التآكل الداخلي.

6. Ordering Information & Packaging

6.1 نظام ترقيم الأجزاء

يتبع رقم الجزء التنسيق: EL817X(Y)(Z)-FVG

• Xخيار شكل الأطراف. S1 أو S2 (SMD)، M (DIP عريض الأطراف)، أو لا شيء (DIP القياسي).
• Yرتبة CTR. A، B، C، D، X، Y، أو لا شيء (للمدى الواسع الأساسي EL817).
• Zخيار الشريط والبكرة للأجزاء SMD. TU أو TD (اتجاه الشريط)، أو لا شيء.
• Fمادة إطار الأطراف. F للحديد، لا شيء للنحاس.
• Vعلامة اعتماد السلامة VDE الاختيارية.
• Gيشير إلى بناء خالٍ من الهالوجين.

مثال: EL817B-S1(TU)-G سيكون جهاز SMD (S1) بدرجة CTR B (130-260%)، معبأ في شريط وبكرة من نوع TU، وبناء خالٍ من الهالوجين.

6.2 كميات التعبئة والتغليف

• خيارات DIP و M القياسية: 100 وحدة لكل أنبوب.
• S1 option on tape & reel: 1500 units per reel.
• S2 option on tape & reel: 2000 units per reel.

6.3 علامات الجهاز

يتم وضع علامة على الجزء العلوي من العبوة برمز: EL 817FRYWWV

• EL: معرف الشركة المصنعة.
• 817: رقم الجهاز.
• F: رمز المصنع/العملية.
• R: تصنيف CTR (A, B, C, D, X, Y).
• Y: رمز السنة المكون من رقم واحد.
• WW: رمز الأسبوع المكون من رقمين.
• V: يشير إلى موافقة VDE إذا كان موجودًا.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتميز EL817-G بتنوعه ويمكن استخدامه في كل من التطبيقات الرقمية والخطية.

• عزل الإشارة الرقمية: الاستخدام الأكثر شيوعًا. يتم تشغيل LED المدخل بواسطة إشارة رقمية (غالبًا من خلال مقاومة محددة للتيار). يعمل الترانزستور الضوئي كمفتاح، حيث يسحب خط الخرج إلى الأرض عندما يكون LED مضاءً. مقاومة سحب إلى V_CC مطلوب على المجمع. يحدد سرعة التبديل (t_r, t_f) أقصى معدل للبيانات، مما يجعله مناسبًا لواجهات رقمية منخفضة السرعة مثل عزل GPIO، أو UART، أو خطوط الإدخال/الإخراج في وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.
• عزل الإشارات التناظرية (الوضع الخطي): من خلال تشغيل الترانزستور الضوئي في منطقته النشطة (غير المشبعة)، يمكن للجهاز نقل إشارات تناظرية. معامل نقل التيار (CTR) ليس خطياً تماماً، ويجب الأخذ في الاعتبار تغيره مع درجة الحرارة والتيار. غالباً ما يُستخدم هذا الوضع في التغذية الراجعة المعزولة في مصادر الطاقة ذات التبديل، حيث يمكن تعويض عدم الخطية داخل حلقة التحكم.
• عزل وحدة الإدخال/الإخراج (I/O): في وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) وأنظمة التحكم الصناعية، تعزل هذه المقرنات وحدة المعالجة المركزية الحساسة من إشارات المجال الصاخبة أو ذات الجهد العالي (24 فولت، 120 فولت تيار متردد، إلخ).

7.2 اعتبارات التصميم & Best Practices

• CTR Selection: اختر درجة CTR توفر تيار خرج كافيًا للحمل الخاص بك (مثل تشغيل بوابة منطقية أو مشغل opto-triac) دون الحاجة إلى تيار دخل مفرط. استخدام جهاز ذو CTR أعلى يسمح بـ I_Fأقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة على جانب الدخل. ومع ذلك، تأكد من أن الحد الأدنى لـ CTR للدرجة المختارة يلبي متطلبات أسوأ حالة للدائرة (مثل درجة الحرارة العالية، نهاية العمر الافتراضي).
• تحديد تيار الدخل: استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة (R_in) مع LED المدخل لضبط تيار التقدم المطلوب (I_F). احسب R_in = (V_source - V_F) / I_F. لا تتجاوز الحد الأقصى المطلق لـ I_F البالغ 60 مللي أمبير بشكل مستمر.
• مقاوم حمل الخرج: تؤثر قيمة المقاومة الساحبة (R_L) على المجمع على مستوى الجهد العالي المنطقي للخرج وسرعة التبديل. تقلل قيمة R الأصغر_L من زمن الهبوط (يقوم الترانزستور بالتشغيل والسحب للأسفل بشكل أسرع) ولكن تزيد من زمن الصعود (ثابت الوقت RC مع سعة خرج الترانزستور أكبر) وتستهلك طاقة أكبر عندما يكون الخرج منخفضًا. تفعل قيمة R الأكبر_L العكس. القيمة النموذجية تتراوح بين 1kΩ و 10kΩ.
• مناعة الضوضاء: بالنسبة للتطبيقات الرقمية، يمكن لإضافة مكثف صغير (مثال: 1-10 نانو فاراد) بين المجمع والباعث (جانب الخرج) المساعدة في تصفية الضوضاء عالية التردد. ومع ذلك، سيؤدي هذا إلى مزيد من تدهور سرعة التبديل.
• تأثيرات درجة الحرارة: تذكر أن نسبة نقل التيار (CTR) تتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة. يجب التحقق من التصميم على مدى نطاق درجة حرارة التشغيل الكامل، باستخدام أقل قيمة متوقعة لـ CTR عند أقصى درجة حرارة تشغيل.
• تخطيط العزل: على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، حافظ على مسافات الزحف والتفريغ الموصى بها (≥7.62 مم) بين دوائر الإدخال والإخراج. وهذا يعني غالبًا ترك فتحة أو فجوة في اللوحة تحت جسم العازل، وضمان عدم عبور المسارات النحاسية لحاجز العزل عن قرب شديد.

8. Technical Comparison & Differentiation

تتنافس سلسلة EL817-G في سوق مزدحم لمقاومات الضوء العامة ذات الأربعة أطراف. أبرز عوامل تمييزها هي:

• تصنيف درجة الحرارة العالية: تصل درجة حرارة التشغيل إلى +110 درجة مئوية، مما يتجاوز التصنيفات الشائعة لدى العديد من المنافسين عند +85 درجة مئوية أو +100 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية مثل التطبيقات تحت غطاء محرك السيارات أو المعدات الصناعية القريبة من مصادر الحرارة.
• موافقات أمان متعددة: تشكل مجموعة الموافقات الدولية الشاملة للسلامة (UL، VDE، إلخ) ميزة كبيرة للمنتجات التي تتطلب شهادات دخول الأسواق العالمية.
• الامتثال لخالية من الهالوجين: يلبي اللوائح البيئية الحديثة، وهو ما أصبح مطلبًا متزايدًا في الإلكترونيات الاستهلاكية وغيرها من القطاعات.
• تصنيف واسع لنسبة التحويل الحالي (CTR): توفير سبع درجات متميزة لنسبة التحويل الحالي (CTR) (بما في ذلك نطاق EL817 الواسع) يمنح المصممين تحكمًا دقيقًا في اختيار الكسب لتحسين أداء الدائرة وتكلفتها.
• تنوع العبوات: توفير حزم DIP القياسية، وحزم DIP ذات المسافات العريضة، وملفين لحزم SMD يوفر مرونة لعمليات التجميع المختلفة وقيود المساحة على اللوحة.

9. الأسئلة المتكررة (FAQ)

Q1: What is the main purpose of the creepage distance specification (>7.62 mm)?
A1: مسافة الزحف هي أقصر مسار على طول سطح العبوة العازلة بين طرفين موصلين (مثل الطرف 1 والطرف 4). تمنع مسافة زحف أطول تيارات التسرب السطحي والقوس الكهربائي، خاصة في البيئات الرطبة أو الملوثة، وهي عامل حاسم في تحقيق تصنيف العزل العالي 5000V_rms isolation rating.

Q2: كيف أختار بين درجات CTR المختلفة (A, B, C, D, X, Y)؟
A2: اختر بناءً على تيار الخرج المطلوب وكفاءة تيار الدخل المرغوبة. بالنسبة لاحتياج تيار خرج معين، تتطلب درجة CTR أعلى (مثل D: 300-600%) تيار LED دخل أقل، مما يوفر الطاقة. ومع ذلك، قد تتمتع الأجهزة ذات CTR الأعلى بمعاملات حرارة مختلفة قليلاً أو تكلف أكثر. تقدم الدرجتان X و Y نطاقات متوسطة وأضيق. استخدم قيمة CTR الدنيا من ورقة البيانات لحسابات التصميم الخاصة بأسوأ سيناريو.

Q3: هل يمكنني استخدام هذا لعزل إشارات شبكة 240VAC؟
A3: الـ 5000V_rms جهد العزل مناسب لتوفير عزل معزز في العديد من التطبيقات المتصلة بالشبكة الكهربائية. ومع ذلك، يجب أن يأخذ التصميم النهائي في الاعتبار معايير السلامة على مستوى النظام (مثل IEC 62368-1، IEC 60747-5-5)، والتي تحدد المسافات والاختبارات المطلوبة بما يتجاوز تصنيف المكون. يعتبر المقترن جزءًا أساسيًا من الحل، لكن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المناسب وتصميم الغلاف لا يقلان أهمية.

س4: لماذا يوجد تصنيفان مختلفان لجهد المجمع-الباعث (V_CEO 80V و BV_CEO 80V)؟
A4: V_CEO (80V) في جدول المواصفات القصوى المطلقة هو أقصى جهد يمكن تطبيقه دون التسبب في تلف. BV_CEO (80V كحد أدنى) في جدول الخصائص هو جهد الانهيار، وهي النقطة التي يبدأ فيها الجهاز بالتوصيل بشكل ملحوظ حتى مع إطفاء LED. إنهما مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ولكن تم تعريفهما بشكل مختلف. عمليًا، يجب أن تصمم بحيث V_CE لا يقترب أبدًا من 80 فولت أثناء التشغيل، مما يترك هامشًا أمانيًا.

س5: ما الفرق بين خياري التثبيت السطحي S1 و S2؟
ج5: الفرق الأساسي هو مساحة البنية الأساسية للغلاف وعدد الوحدات في كل بكرة (1500 لـ S1، 2000 لـ S2). من المرجح أن يكون غلاف S2 معدلاً قليلاً للسماح بوضع المزيد من المكونات على بكرة قياسية. تقدم ورقة البيانات تصاميم لوحات توصيل موصى بها منفصلة لكل منهما، لذا من الضروري استخدام المساحة الأساسية الصحيحة للقطعة المطلوبة.

LED Specification Terminology

شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED