ورقة بيانات سلسلة EL303X/304X/306X/308X لمقود الترياك ذو العبور الصفري 6-دبوس DIP - جهد 250V-800V - عزل 5000Vrms - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُمثل سلسلة EL303X و EL304X و EL306X و EL308X عائلات من المقومات الضوئية ذات العبوة المزدوجة الخطية 6-دبوس (DIP) المصممة خصيصًا كمقودات ترياك ذات عبور صفري. تعمل هذه الأجهزة كواجهة حاسمة بين دوائر التحكم المنطقية ذات الجهد المنخفض وخطوط طاقة التيار المتردد عالية الجهد، مما يتيح التبديل الآمن والفعال للأحمال المترددة. الوظيفة الأساسية هي توفير عزل كهربائي أثناء تشغيل ترياك طاقة خارجي عند نقطة العبور الصفري لشكل موجة جهد التيار المتردد، وبالتالي تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وتيار الاندفاع الأولي إلى الحد الأدنى.

تتميز السلسلة بشكل أساسي بقدرتها على تحمل جهد الحجب الذروي، حيث تتراوح من 250 فولت لطراز EL303X إلى 800 فولت لطراز EL308X، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من جهود الخط من 110 فولت متردد إلى 380 فولت متردد. من الميزات الرئيسية دائرة كشف العبور الصفري المدمجة، والتي تضمن تشغيل ترياك الخرج فقط عندما يكون جهد خط التيار المتردد قريبًا من صفر فولت. يُستخدم هذا الجهاز بشكل شائع كمكون أساسي في مرحلات الحالة الصلبة (SSRs)، ووحدات تحكم المحركات، ومختلف عناصر التحكم الصناعية والأجهزة المنزلية.

2. التفسير الموضوعي المتعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تيار الدخل الأمامي (IF):أقصى تيار مستمر عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر هو 60 مللي أمبير. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا الحد إلى تدهور أو تدمير الصمام الثنائي الباعث للضوء.
• جهد الدخل العكسي (VR):يمكن للصمام الثنائي الباعث للضوء تحمل انحياز عكسي يصل إلى 6 فولت.
• تبديد الطاقة للدخل/الخرج:يتم تصنيف جانب الدخل (PD) بـ 100 ملي واط، وجانب الخرج (PC) بـ 300 ملي واط، مع عوامل تخفيض محددة فوق درجة حرارة المحيط 85 درجة مئوية. إجمالي تبديد الجهاز (PTOT) هو 330 ملي واط.
• جهد طرف الخرج في حالة الإيقاف (VDRM):هذا هو معامل التمييز الحاسم. EL303X: 250 فولت، EL304X: 400 فولت، EL306X: 600 فولت، EL308X: 800 فولت. يجب اختيار الجهاز بتصنيف VDRM أعلى من جهد خط الذروة الذي سوف يحجبه.
• جهد العزل (VISO):5000 فولت RMS لمدة دقيقة واحدة. يحدد هذا قوة العزل الكهربائي بين جانبي الدخل والخرج، مما يضمن السلامة والامتثال للمعايير التنظيمية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعايير أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية عند 25 درجة مئوية.

2.2.1 خصائص الدخل

• الجهد الأمامي (VF):أقصى قيمة 1.5 فولت عند IF=30 مللي أمبير. يُستخدم هذا لحساب المقاوم المحدد للتيار المطلوب لدائرة تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء.
• تيار التسرب العكسي (IR):أقصى قيمة 10 ميكرو أمبير عند VR=6 فولت، مما يشير إلى تسرب منخفض جدًا في حالة الانحياز العكسي.

2.2.2 خصائص الخرج

• تيار الحجب الذروي (IDRM):تيار تسرب منخفض جدًا (100-500 نانو أمبير كحد أقصى) عندما يكون الخرج في حالة الإيقاف عند تصنيف VDRM. كلما انخفض التسرب كان ذلك أفضل لكفاءة الطاقة.
• الجهد الذروي في حالة التشغيل (VTM):أقصى قيمة 3 فولت عندما يكون ترياك الخرج موصلًا لتيار ذروي قدره 100 مللي أمبير. يمثل هذا فقدان التوصيل.
• معدل الارتفاع الحرج لجهد حالة الإيقاف (dv/dt):حد أدنى 600-1000 فولت/ميكروثانية. يشير هذا المعامل إلى مناعة الجهاز ضد التشغيل الخاطئ الناتج عن التغيرات السريعة في الجهد على خط التيار المتردد. القيم الأعلى أفضل.
• جهد المنع (VINH):أقصى قيمة 20 فولت. إذا تجاوز الجهد عبر أطراف الخرج هذه القيمة، تمنع دائرة العبور الصفري التشغيل، حتى لو كان الصمام الثنائي الباعث للضوء مضاءً.

2.3 خصائص النقل

تحدد هذه المعايير العلاقة بين تيار الصمام الثنائي الباعث للضوء الداخل وتشغيل ترياك الخرج.

• تيار تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (IFT):هذا هو الحد الأقصى للتيار المطلوب لضمان تشغيل ترياك الخرج. تُقدم السلسلة بثلاث درجات حساسية: 15 مللي أمبير (ELxx1)، 10 مللي أمبير (ELxx2)، و5 مللي أمبير (ELxx3). يسمح انخفاض IFT باستخدام دائرة تشغيل أضعف.
• تيار التثبيت (IH):القيمة النموذجية هي 280 ميكرو أمبير. بمجرد التشغيل، سيبقى ترياك الخرج قيد التشغيل طالما تجاوز التيار المار فيه هذه القيمة. هذا مهم لضمان سلوك القفل مع الأحمال الحثية.

يقع تيار تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء الموصى به بين الحد الأقصى لـ IFT للدرجة المختارة والحد الأقصى المطلق لـ IF البالغ 60 مللي أمبير. يضمن التشغيل فوق IFT تشغيلًا موثوقًا به، لكن التشغيل تحت 60 مللي أمبير يضمن الموثوقية على المدى الطويل.

3. شرح نظام التصنيف

تستخدم عائلة المنتج نظام تصنيف واضحًا يعتمد على معيارين رئيسيين:

1. تصنيف الجهد (الرقم الأول بعد 'EL'):هذا هو التصنيف الأساسي.
   • EL303X:جهد حجب 250 فولت.
   • EL304X:جهد حجب 400 فولت.
   • EL306X:جهد حجب 600 فولت.
   • EL308X:جهد حجب 800 فولت.
2. درجة الحساسية (الرقم الأخير من رقم الجزء، 'X'):يحدد هذا متطلبات تيار تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء.
   • الدرجة '1':أقصى تيار تشغيل (IFT) = 15 مللي أمبير. الأقل حساسية.
   • الدرجة '2':أقصى تيار تشغيل (IFT) = 10 مللي أمبير.
   • الدرجة '3':أقصى تيار تشغيل (IFT) = 5 مللي أمبير. الأكثر حساسية.

على سبيل المثال، EL3062 هو مقوم ضوئي بتصنيف 600 فولت وأقصى تيار تشغيل 10 مللي أمبير.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية (مثل اختلافات درجة الحرارة). بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، تشمل المنحنيات النموذجية لمثل هذه الأجهزة:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (IF-VF):يظهر العلاقة غير الخطية لصمام الدخل الثنائي الباعث للضوء، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم المشغل.
• تيار التشغيل مقابل درجة الحرارة (IFT مقابل Ta):يزداد تيار الصمام الثنائي الباعث للضوء المطلوب لتشغيل الخرج عادةً مع انخفاض درجة الحرارة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم أنظمة موثوقة تعمل في بيئات باردة.
• الجهد في حالة التشغيل مقابل التيار في حالة التشغيل (VTM-ITM):يوضح خصائص التوصيل لترياك الخرج.

يجب على المصممين الرجوع إلى الرسوم البيانية الكاملة لورقة البيانات لتخفيض تصنيف المعايير بشكل مناسب لنطاق درجة حرارة التشغيل المحدد لديهم.

5. الرسم التخطيطي وتكوين الأطراف

يظهر الرسم التخطيطي الداخلي صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء تحت الأحمر من زرنيخيد الغاليوم مقترنًا ضوئيًا بشريحة سيليكون تحتوي على الترياك الحساس للضوء ودائرة كشف العبور الصفري.

تكوين الأطراف (6-دبوس DIP):

1. الأنود:الطرف الموجب لصمام الدخل الثنائي الباعث للضوء.
2. الكاثود:الطرف السالب لصمام الدخل الثنائي الباعث للضوء.
3. لا اتصال (NC):هذا الطرف غير متصل داخليًا.
4. الطرف الرئيسي 2 (MT2):أحد الطرفين الرئيسيين لترياك الخرج.
5. الركيزة:اتصال داخلي.لا تقم بتوصيله خارجيًا.
6. الطرف الرئيسي 1 (MT1):الطرف الرئيسي الآخر لترياك الخرج. هذا هو عادةً نقطة المرجع لإشارة تشغيل البوابة.

تم تصميم الخرج (الأطراف 4 و 6) ليتم توصيله على التوالي مع بوابة ترياك خارجي أعلى طاقة يقوم فعليًا بتبديل تيار الحمل.

6. منهجية القياس: معدل تغير الجهد الثابت (dv/dt)

توفر ورقة البيانات دائرة اختبار وإجراء تفصيلي لقياس معدل الارتفاع الحرج لجهد حالة الإيقاف (dv/dt). هذا الاختبار حيوي لتحديد مناعة الجهاز ضد الضوضاء كميًا.

دائرة الاختبار:يتم توصيل مصدر نبض عالي الجهد بخرج الجهاز قيد الاختبار (DUT) عبر شبكة RC متسلسلة (RTEST، CTEST). يكون الصمام الثنائي الباعث للضوء مطفأً (IF=0).

الإجراء:يتم تطبيق نبضة بقيمة ذروية (VPEAK) تساوي تصنيف VDRM. يتم تغيير المقاومة RTEST لتغيير ثابت الزمن (τ = R*C) لشبكة RC، مما يغير بدوره الميل (dv/dt) لمنحدر الجهد المطبق على DUT. يتم زيادة الميل حتى يتم تشغيل DUT بشكل خاطئ. ثم يتم تقليل الميل حتى يتوقف التشغيل فقط. يتم حساب قيمة dv/dt عند هذا العتبة على أنها 0.632 * VPEAK / τRC.

يجب أن تفي هذه القيمة المقاسة أو تتجاوز الحد الأدنى لمواصفات dv/dt (على سبيل المثال، 600 فولت/ميكروثانية لـ EL308X).

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مرحلات الحالة الصلبة (SSRs):التطبيق الأساسي، يوفر العزل والتبديل عند العبور الصفري للأحمال المترددة مثل السخانات والمصابيح والمشغلات الكهربائية.
• التحكمات الصناعية:لربط مخرجات PLC بمشغلات المحركات، والموصلات، ومشغلات الصمامات.
• الأجهزة المنزلية:تُستخدم في المقابس الذكية، ومخفتات الإضاءة، ولوحات تحكم الأجهزة للتبديل الآمن للتيار المتردد.
• ضوابط درجة الحرارة:تبديل عناصر التسخين في منظمات الحرارة والأفران.

7.2 اعتبارات التصميم

1. اختيار الجهد:اختر تصنيف VDRم مع هامش أمان أعلى من جهد خط التيار المتردد الذروي. لخط 240 فولت متردد (ذروة ~340 فولت)، EL304X (400 فولت) هو الحد الأدنى، لكن EL306X (600 فولت) يوفر هامشًا أفضل للتغيرات العابرة.
2. دائرة تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء:احسب المقاوم المتسلسل: R = (Vcc - VF) / I_F_operating. تأكد من أن I_F_operating يقع بين الحد الأقصى لـ IFT (للدرجة المختارة) و 60 مللي أمبير. تيار التشغيل النموذجي هو 10-20 مللي أمبير للدرجتين 1 و 2.
3. دوائر التخميد (Snubber):بينما يتمتع المقوم الضوئي نفسه بتصنيف dv/dt جيد، قد يتطلب ترياك الطاقة الخارجي شبكة تخميد RC عبر أطرافه لقمع ذروات الجهد من الأحمال الحثية، مما يمنع التشغيل الخاطئ أو التلف.
4. تبديد الحرارة:الالتزام بمنحنيات تخفيض الطاقة. ينتج تبديد طاقة الخرج (PC) بشكل أساسي من الجهد في حالة التشغيل (VTM) مضروبًا في تيار بوابة الترياك الخارجي. تأكد من أن إجمالي تبديد الجهاز (PTOT) ضمن الحدود عند أقصى درجة حرارة محيطة.

8. المقارنة والتمييز التقني

المزايا الرئيسية لسلسلة مقود الترياك الضوئي ذات العبور الصفري هذه مقارنة بالأنواع غير ذات العبور الصفري أو المقومات الضوئية-الترياك الأساسية هي:

• تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI):من خلال التبديل عند نقطة العبور الصفري، يتم تقليل التغير المفاجئ في التيار (di/dt) إلى الحد الأدنى، مما يقلل بشكل كبير من التداخل الكهرومغناطيسي المنقول والمشع.
• تيار اندفاع أولي أقل:يمنع تيارات الاندفاع الأولي العالية عند تبديل الأحمال المقاومة مثل المصابيح المتوهجة أو عناصر التسخين، مما يطيل عمرها الافتراضي.
• حل متكامل:يجمع بين وظائف العزل، والكشف، والتشغيل في عبوة واحدة موثوقة 6-دبوس، مما يبسط التصميم مقارنة بدوائر العبور الصفري المنفصلة.
• نطاق الجهد:يغطي نطاق جهود الحجب الواسع (250 فولت إلى 800 فولت) معظم تطبيقات شبكة التيار المتردد العالمية في عائلة منتج واحدة.
• الامتثال التنظيمي:تحمل الأجهزة موافقات من وكالات السلامة الدولية الرئيسية (UL، cUL، VDE، إلخ)، مما يبسط شهادة المنتج النهائي.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

1. س: هل يمكنني استخدام EL303X (250 فولت) على خط 120 فولت متردد؟
   
   ج: نعم. جهد الذروة لـ 120 فولت متردد هو ~170 فولت، وهو أقل من تصنيف 250 فولت. ومع ذلك، من أجل الموثوقية ضد ارتفاعات الجهد على الخط، غالبًا ما يُوصى باستخدام جزء أعلى تصنيفًا مثل EL304X.
2. س: ما هو الغرض من طرف "الركيزة (لا تقم بتوصيله)"؟
   
   ج: هذا الطرف هو اتصال داخلي لشريحة السيليكون. من الضروري تركه غير متصل خارجيًا. قد يؤدي توصيله إلى قصر الدوائر الداخلية وتدمير الجهاز.
3. س: كيف أختار بين درجات الحساسية 1 و 2 و 3؟
   
   ج: تسمح الدرجة 3 (5 مللي أمبير) باستخدام مقاوم محدد للتيار ذو قيمة أعلى أو دائرة متكاملة مشغلة أضعف (على سبيل المثال، من متحكم دقيق)، مما يوفر الطاقة ويقلل من إجهاد مكونات المشغل. قد يتم اختيار الدرجة 1 (15 مللي أمبير) إذا كانت دائرة التشغيل قوية وكانت تكلفة المشغل أقل أهمية، أو للتطبيقات التي تتطلب مناعة أعلى للضوضاء على جانب الدخل.
4. س: تصنيف تيار الخرج (IT(RMS)) هو 100 مللي أمبير فقط. هل يمكنه تبديل حمل 10 أمبير؟
   
   ج: لا. هذا الجهاز هومشغل. تم تصميم خرج 100 مللي أمبير لتشغيل بوابة ترياك طاقة خارجي أكبر بكثير أو ثايرستور (على سبيل المثال، ترياك 10 أمبير أو 40 أمبير). يقوم المكون الخارجي بمعالجة تيار الحمل الكامل.

10. حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مرحل حالة صلبة لتبديل عنصر تسخين مقاوم 240 فولت متردد، 5 أمبير من متحكم دقيق 5 فولت.

1. اختيار المقوم الضوئي:اختر EL3062. يوفر تصنيف 600 فولت هامشًا جيدًا فوق ذروة 340 فولت. الدرجة 2 (10 مللي أمبير IFT) هي توازن جيد بين الحساسية وقدرة المشغل.
2. مشغل الصمام الثنائي الباعث للضوء:يقوم طرف المتحكم الدقيق (5 فولت، 20 مللي أمبير كحد أقصى) بتشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء. VF ~1.3 فولت. R = (5V - 1.3V) / 0.015A = ~247 أوم. استخدم مقاوم 220 أوم، مما يؤدي إلى IF ~17 مللي أمبير، أعلى بكثير من 10 مللي أمبير IFT وأقل من 60 مللي أمبير كحد أقصى.
3. ترياك الطاقة الخارجي:اختر ترياك 600 فولت، 10 أمبير+ (على سبيل المثال، BTA16-600). قم بتوصيل بوابته بالطرف 6 (MT1) للمقوم الضوئي. قم بتوصيل الطرف 4 (MT2) للمقوم الضوئي على التوالي مع مقاوم 100-200 أوم إلى خط التيار المتردد (عبر الحمل). يحد هذا المقاوم من تيار بوابة ترياك الطاقة.
4. دائرة التخميد (Snubber):أضف مقاوم 100 أوم ومكثف 0.1 ميكروفاراد على التوالي عبر الأطراف الرئيسية (A1/A2) لترياك BTA16.
5. العزل:عزل 5000 فولت RMS للمقوم الضوئي يفصل بأمان دائرة المتحكم الدقيق ذات الجهد المنخفض عن شبكة التيار المتردد الخطرة.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الاقتران الضوئي. عندما يتدفق تيار عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر الداخل، فإنه يصدر فوتونات. تعبر هذه الفوتونات فجوة عزل وتضرب شريحة سيليكون حساسة للضوء على جانب الخرج. تحتوي هذه الشريحة على ترياك نشط بالضوء ودائرة كشف عبور صفري. تراقب دائرة الكشف الجهد عبر أطراف الخرج (MT1-MT2). فقط عندما يكون هذا الجهد أقل من عتبة معينة (عادةً حوالي 20 فولت، جهد المنع VINH)ويكون الصمام الثنائي الباعث للضوء مضاءً، ستسمح الدائرة للترياك الداخلي بالتشغيل. يضمن هذا بدء التوصيل بالقرب جدًا من النقطة التي يعبر فيها موجة الجيب المترددة صفر فولت. بمجرد التشغيل، يبقى الترياك مغلقًا في حالة التشغيل طالما تجاوز تيار الحمل تيار التثبيت الخاص به (IH)، حتى العبور الصفري التالي للتيار.

12. معلومات الطلب

يتبع رقم الجزء التنسيق: EL30XY(Z)-V

• X:سلسلة الجهد (3,4,6,8).
• Y:درجة الحساسية (1,2,3).
• خيار شكل الأطراف:
  • لا شيء/M:DIP مثقوب، تغليف أنبوبي.
  • S / S1:شكل أطراف للتركيب السطحي. S1 هو نسخة منخفضة الارتفاع.
• خيار الشريط والبكرة (Z):TA أو TB للأجزاء SMD، تحدد نوع البكرة.
• V:يشير إلى تضمين موافقة السلامة VDE.

مثال: EL3062S-TA-V هو جهاز للتركيب السطحي 600 فولت، الدرجة 2، على شريط وبكرة TA، مع موافقة VDE.