ورقة بيانات سلسلة ELT304X/306X/308X - مقود ترياك ذو عبور صفري بغلاف DIP رباعي الأطراف - عزل 5000 فولت RMS

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة ELT304X و ELT306X و ELT308X هي عوازل ضوئية بغلاف ثنائي الخط رباعي الأطراف (DIP) مصممة لتكون مقودات ترياك ذات عبور صفري. تعمل هذه الأجهزة كواجهة حاسمة بين دوائر التحكم المنطقية ذات الجهد المنخفض وخطوط طاقة التيار المتردد ذات الجهد العالي، مما يتيح تبديل أحمال التيار المتردد بشكل آمن وفعال.

يتكون كل جهاز في السلسلة من ثنائي باعث للضوء بالأشعة تحت الحمراء من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) مقترن ضوئيًا بترياك ضوئي من السيليكون أحادي البلورة. تضمن دائرة كشف عبور الصفر المتكاملة أن ترياك الخرج يُشغل فقط عندما يكون جهد خط التيار المتردد قريبًا من صفر فولت. هذه الميزة حاسمة لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وتقليل تيارات الاندفاع الأولي، وإطالة عمر الأحمال المتصلة مثل المحركات والمشغلات الكهرومغناطيسية والمصابيح.

تكمن الميزة الأساسية لهذه السلسلة في قدرتها العالية على العزل (5000 فولت_{قيمة جذر متوسط مربع}) بين المدخلات والمخرجات، مما يضمن سلامة المستخدم وموثوقية النظام. تتميز السلسلة بجهد الحجب الأقصى: 400 فولت لـ ELT304X، و600 فولت لـ ELT306X، و800 فولت لـ ELT308X، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات جهد الشبكة من 110 فولت متردد إلى 380 فولت متردد. صُممت هذه الأجهزة للاستخدام مع ترياك طاقة منفصل خارجي للتعامل مع تيارات حمل أعلى.

1.1 الميزات الرئيسية والامتثال

• الامتثال لخلو المواد من الهالوجين:البروم (Br) < 900 جزء في المليون، الكلور (Cl) < 900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون.
• جهد العزل العالي:5000 فولت_{قيمة جذر متوسط مربع}بين المدخلات والمخرجات.
• عبور جهد الصفر:يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي والإجهاد على الأحمال.
• الموافقات التنظيمية:UL و cUL (ملف E214129) و VDE و SEMKO و NEMKO و DEMKO و FIMKO و CQC.
• الامتثال البيئي:متوافق مع RoHS ومتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH.

1.2 التطبيقات المستهدفة

صُممت هذه العوازل الضوئية لتطبيقات صناعية واستهلاكية قوية تتطلب تبديل تيار متردد معزول:

• تحكم المشغلات الكهرومغناطيسية والصمامات
• تحكم الإضاءة والمُظلِمات
• مفاتيح الطاقة الثابتة
• مقودات ومشغلات محركات تيار متردد
• الموصلات الكهرومغناطيسية
• تحكم درجة الحرارة (مثل في السخانات)
• مرحلات الحالة الصلبة
• الأجهزة الاستهلاكية

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

قد تؤدي الضغوط التي تتجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية.

2.1.1 المدخلات (جانب ثنائي الباعث للضوء)

• تيار الأمام (I_F):60 مللي أمبير (أقصى تيار مستمر عبر ثنائي الباعث للضوء).
• جهد العكس (V_R):6 فولت (أقصى جهد انحياز عكسي عبر ثنائي الباعث للضوء).
• تبديد الطاقة (P_D):100 ملي واط.

2.1.2 المخرجات (جانب الترياك)

• جهد الطرف في حالة الإيقاف (V_DRM):أقصى جهد متكرر يمكن للخرج حجبه عند الإيقاف. هذا هو العامل المميز الرئيسي: 400 فولت لـ ELT304X، و600 فولت لـ ELT306X، و800 فولت لـ ELT308X.
• تيار الذروة المتكرر الاندفاعي (I_TSM):1 أمبير (قدرة تيار الذروة غير المتكررة).
• تبديد الطاقة (P_C):300 ملي واط (جانب الخرج).

2.1.3 التقييمات على مستوى الجهاز

• إجمالي تبديد الطاقة (P_TOT):330 ملي واط (مجموع تبديد المدخلات والمخرجات).
• جهد العزل (V_ISO):5000 فولت_{قيمة جذر متوسط مربع}لمدة دقيقة واحدة عند رطوبة نسبية 40-60%. يتم توصيل الطرفين 1 و 2 معًا، والطرفين 3 و 4 معًا لهذا الاختبار.
• درجة حرارة التشغيل (T_OPR):من -55 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة التخزين (T_STG):من -55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_SOL):260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ (لحام موجة أو إعادة التدفق).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات أداء التشغيل عند T_a= 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.2.1 خصائص المدخلات (ثنائي الباعث للضوء)

• جهد الأمام (V_F):أقصى 1.5 فولت عند I_F= 30 مللي أمبير. هذا الجهد المنخفض مناسب للتشغيل المباشر من العديد من الدوائر المنطقية أو المتحكمات الدقيقة بمقاومة محددة للتيار بسيطة.
• تيار التسرب العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R= 6 فولت.

2.2.2 خصائص المخرجات (الترياك الضوئي)

• تيار الحجب الأقصى (I_DRM):تيار التسرب عندما يكون الخرج مطفأ عند جهد V_DRMالمقنن. أقصى 100 نانو أمبير لـ ELT304X، و500 نانو أمبير لـ ELT306X/ELT308X مع I_F=0 مللي أمبير.
• جهد الذروة في حالة التشغيل (V_TM):أقصى 3 فولت عند توصيل تيار ذروة (I_TM) بقيمة 100 مللي أمبير ويتم تشغيل ثنائي الباعث للضوء عند تيار التشغيل المقنن (I_FT). يولد انخفاض الجهد هذا حرارة في الجهاز عند التوصيل.
• معدل الارتفاع الحرج لجهد حالة الإيقاف (dv/dt):الحد الأدنى 1000 فولت/ميكروثانية لـ ELT304X/306X، و600 فولت/ميكروثانية لـ ELT308X. تشير هذه المعلمة إلى مناعة الجهاز ضد التشغيل الخاطئ الناتج عن التغيرات السريعة في الجهد على خط التيار المتردد.
• جهد المنع (V_INH):أقصى 20 فولت. هذا هو جهد MT1-MT2 الذي فوقه تمنع دائرة عبور الصفر الجهاز من التشغيل، حتى لو كان ثنائي الباعث للضوء قيد التشغيل. وهذا يضمن التبديل فقط بالقرب من نقطة عبور الصفر.
• التسرب في حالة المنع (I_DRM2):أقصى 500 ميكرو أمبير عندما يكون ثنائي الباعث للضوء قيد التشغيل (I_F= I_FTالمقنن) ولكن جهد الخرج أقل من نافذة عبور الصفر (عند V_DRMالمقنن).

2.2.3 خصائص النقل

• تيار تشغيل ثنائي الباعث للضوء (I_FT):أقصى تيار لثنائي الباعث للضوء مطلوب لتشغيل ترياك الخرج بشكل موثوق بجهد طرف رئيسي 3 فولت. هذه هي معلمة الحساسية الرئيسية ويتم تصنيفها:
  • الدرجة 1 (مثل ELT3041):أقصى 15 مللي أمبير
  • الدرجة 2 (مثل ELT3042):أقصى 10 مللي أمبير
  • الدرجة 3 (مثل ELT3043):أقصى 5 مللي أمبير
  تشير الدرجة الأقل لـ I_FTإلى حساسية أعلى، مما يتطلب تيار تشغيل أقل من دائرة التحكم.
• تيار التثبيت (I_H):نموذجي 280 ميكرو أمبير. هذا هو الحد الأدنى للتيار عبر ترياك الخرج المطلوب لإبقائه في حالة التشغيل بعد تشغيله. يجب أن يضمن الحمل الخارجي ودائرة بوابة الترياك الرئيسي استمرار هذا التيار طوال مدة نصف دورة التوصيل.

3. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهروضوئية النموذجية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تتضمن عادةً العلاقات التالية، والتي تعتبر حاسمة للتصميم:

• تيار الأمام مقابل جهد الأمام (I_F-V_F):يوضح خاصية V_Fغير الخطية لثنائي الباعث للضوء المدخل، وهو أمر ضروري لحساب المقاومة التسلسلية الصحيحة.
• تيار التشغيل مقابل درجة الحرارة (I_FT-T_a): I_FTيزيد عادةً مع انخفاض درجة الحرارة. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة تشغيل ثنائي الباعث للضوء توفر تيارًا كافيًا عند أدنى درجة حرارة تشغيل محددة (-55 درجة مئوية).
• جهد حالة التشغيل مقابل تيار حالة التشغيل (V_TM-I_TM):يوضح فقد التوصيل للترياك الضوئي، والذي يساهم في التسخين الداخلي.
• قدرة dv/dt مقابل درجة الحرارة:قد ينخفض تصنيف dv/dt عند درجات حرارة تقاطع أعلى، مما يؤثر على مناعة الضوضاء في البيئات الساخنة.

4. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

4.1 تكوين الأطراف والمخطط التخطيطي

يحتوي الجهاز على تكوين قياسي رباعي الأطراف بغلاف ثنائي الخط (DIP):

1. الأنود (A):الطرف الموجب لثنائي الباعث للضوء المدخل.
2. الكاثود (K):الطرف السالب لثنائي الباعث للضوء المدخل.
3. الطرف (T1/MT2):الطرف الرئيسي 2 للترياك الضوئي المخرج.
4. الطرف (T2/MT1):الطرف الرئيسي 1 للترياك الضوئي المخرج. هذا هو عادةً نقطة المرجع للخرج.

يظهر المخطط الداخلي ثنائي الباعث للضوء متصلًا بين الطرفين 1 و 2. الترياك الضوئي متصل بين الطرفين 3 و 4، مع بوابته التي يتم تشغيلها داخليًا بواسطة الإشارة الضوئية. دائرة كشف عبور الصفر مدمجة مع الترياك الضوئي.

4.2 أبعاد الغلاف

توفر ورقة البيانات رسومات ميكانيكية مفصلة (بالمليمتر) لأربعة خيارات للغلاف:

• النوع القياسي DIP:الغلاف التقليدي ذو الثقوب المارة بتباعد صفوف 0.1 بوصة (2.54 ملم) وأطراف مستقيمة.
• النوع M (خيار):\"انحناء واسع للأطراف\" بتباعد أطراف 0.4 بوصة (10.16 ملم) لمتطلبات تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المحددة.
• النوع S (خيار):شكل أطراف للتركيب السطحي بأطراف على شكل جناح النورس للحام بإعادة التدفق.
• النوع S1 (خيار):شكل أطراف للتركيب السطحي بتصميم \"منخفض المظهر\" على شكل جناح النورس، يوفر ارتفاع غلاف مخفض مقارنة بالنوع S.

تشمل الأبعاد الحرجة طول/عرض/ارتفاع الجسم، وتباعد الأطراف، وطول الأطراف، والتسطح المشترك (لأنواع التركيب السطحي). يجب على المصممين الرجوع إلى الرسومات الدقيقة لتصميم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة والمسافات الفارغة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

بناءً على الحدود القصوى المطلقة:

• لحام الموجة أو إعادة التدفق:أقصى درجة حرارة للحام هي 260 درجة مئوية، ولا يجب تطبيق هذه الحرارة على الأطراف لأكثر من 10 ثوانٍ.
• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، تحتوي العوازل الضوئية على مكونات أشباه موصلات حساسة للكهرباء الساكنة. يوصى بإجراءات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي (استخدام أساور معصم مؤرضة، رغوة موصلة، إلخ) أثناء التجميع.
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، استخدم طرقًا ومذيبات متوافقة مع مادة غلاف الإيبوكسي. استشر الشركة المصنعة للحصول على توصيات محددة.
• ظروف التخزين:قم بالتخزين في بيئة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين (-55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية) وبرطوبة منخفضة لمنع امتصاص الرطوبة، خاصةً لأغلفة التركيب السطحي التي قد تكون حساسة لظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 نظام ترقيم الموديلات

يتبع رقم الجزء التنسيق:ELT30X(Y)(Z)-V

• X (رقم الجزء):4 أو 6 أو 8، تشير إلى السلسلة (400 فولت، 600 فولت، 800 فولت).
• Y (درجة الحساسية):1 أو 2 أو 3، تتوافق مع أقصى I_FT(15 مللي أمبير، 10 مللي أمبير، 5 مللي أمبير).
• Y (خيار شكل الأطراف):
  • بدون:DIP-4 القياسي (ذو ثقوب مارّة).
  • M:انحناء واسع للأطراف (تباعد 0.4 بوصة).
  • S:شكل أطراف قياسي للتركيب السطحي.
  • S1:شكل أطراف منخفض المظهر للتركيب السطحي.
• Z (خيار الشريط والبكرة):يحدد نوع البكرة والكمية. تشمل الخيارات TA أو TB (1000 وحدة/بكرة) أو TU أو TD (1500 وحدة/بكرة) أو بدون (تعبئة أنبوبية).
• V (خيار السلامة):يشير إلى تضمين موافقة السلامة VDE.

مثال:ELT3062S(TA) هو جهاز 600 فولت، درجة حساسية 2 (أقصى I_FT=10 مللي أمبير)، بأطراف تركيب سطحي قياسية، معبأ في شريط وبكرة TA (1000 وحدة).

6.2 مواصفات التعبئة

• التعبئة الأنبوبية:يتم توريد خيارات DIP و M القياسية عادةً في أنابيب مضادة للكهرباء الساكنة تحتوي كل منها على 100 وحدة.
• الشريط والبكرة:خيارات التركيب السطحي (S و S1) متاحة على شريط وبكرة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع. كميات البكرة هي 1000 وحدة (TA أو TB) أو 1500 وحدة (TU أو TD).

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 دائرة التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو تشغيل ترياك طاقة خارجي. تتضمن الدائرة النموذجية:

1. جانب المدخلات:مقاومة محددة للتيار (R_IN) على التوالي مع ثنائي الباعث للضوء، متصلة بالمتحكم الدقيق أو مخرج المنطق. R_IN= (V_CC- V_F) / I_F. يجب اختيار I_Fليكون أكبر من I_FTللدرجة المختارة، مع هامش لخفض التصنيف بسبب درجة الحرارة (مثل استخدام 1.5x I_FTالحد الأقصى). يمكن إضافة مقاومة صغيرة على التوالي أو مكثف على التوازي مع ثنائي الباعث للضوء لمناعة إضافية ضد الضوضاء.
2. جانب المخرجات:مخرج العازل الضوئي (الطرفان 3 و 4) متصل على التوالي مع بوابة و MT1 لترياك الطاقة الخارجي. مطلوب دائمًا تقريبًا مقاومة بوابة (R_G، عادةً 100-360 أوم) للحد من تيار البوابة الأقصى، وقمع التذبذب عالي التردد، وتحسين قدرة dv/dt للدائرة الكلية. يمكن توصيل مقاومة (R_L، ~100-500 أوم) بين MT1 و MT2 للعازل الضوئي لضمان تجاوز تيار التثبيت (I_H).
3. شبكة الخمود (Snubber):للأحمال الحثية (المحركات، المشغلات الكهرومغناطيسية)، شبكة خمود RC (مقاومة ومكثف على التوالي) ضرورية عبر الأطراف الرئيسية لـترياك الطاقة(وليس العازل الضوئي) للحد من معدل ارتفاع الجهد (dv/dt) أثناء الإيقاف ومنع إعادة التشغيل الخاطئة.

7.2 ملاحظات وتحذيرات التصميم

• تبديد الحرارة:احسب تبديد الطاقة في العازل الضوئي (P_TOT= V_F*I_F+ V_TM*I_TM) وتأكد من ألا يتجاوز 330 ملي واط. تيار حالة التشغيل (I_TM) هو تيار بوابة الترياك الخارجي، وليس تيار الحمل.
• قيود عبور الصفر:تقدم وظيفة عبور الصفر تأخيرًا في التشغيل (يصل إلى نصف دورة في أسوأ الحالات). هذا غير مناسب للتطبيقات التي تتطلب تحكم بزاوية الطور (مثل التعتيم). لمثل هذه التطبيقات، يلزم مقود ترياك ضوئي عشوائي الطور بدون عبور صفر.
• نوع الحمل:يمكن أن تسبب الأحمال ذات السعة العالية تيارات اندفاع عالية حتى عند عبور الصفر. فكر في استخدام محدد تيار اندفاع (مقاوم حراري NTC) أو دائرة بدء تشغيل تدريجي.
• مسافة الزحف والفراغ للعزل:على لوحة الدوائر المطبوعة، حافظ على مسافات زحف وفراغ كافية (مثل >8 ملم لـ 400 فولت متردد) بين جانبي الدائرة المدخل (الجهد المنخفض) والمخرج (الجهد العالي)، كما تفرض معايير السلامة، على الرغم من أن المكون نفسه يوفر 5000 فولت_{قيمة جذر متوسط مربع} isolation.

8. المقارنة التقنية ودليل الاختيار

اختيار التصنيف الصحيح للجهد (ELT304X مقابل 306X مقابل 308X):اختر جهازًا بتصنيف V_DRMأعلى بكثير من جهد الذروة لخط التيار المتردد لديك. لـ 120 فولت متردد (ذروة ~170 فولت)، جهاز ELT304X بجهد 400 فولت كافٍ. لـ 240 فولت متردد (ذروة ~340 فولت)، يوصى بـ ELT306X بجهد 600 فولت. جهاز ELT308X بجهد 800 فولت مناسب لأنظمة 277 فولت متردد/380 فولت متردد أو التطبيقات ذات التغيرات العالية في الجهد.

اختيار درجة الحساسية (1 أو 2 أو 3):تقدم الدرجة 3 (أقصى I_FT=5 مللي أمبير) أعلى حساسية، مما يسمح بالتشغيل المباشر من أطراف GPIO ذات التيار المنخفض للمتحكم الدقيق. تتطلب الدرجتان 1 و 2 تيار تشغيل أكبر ولكن يمكن اختيارهما لتحسين التكلفة أو إذا كانت دائرة التحكم يمكنها توفير تيار أعلى بسهولة.

المزايا مقابل الأنواع بدون عبور صفر:الميزة الرئيسية هي تقليل توليد التداخل الكهرومغناطيسي بشكل كبير، مما يسهل اجتياز لوائح التوافق الكهرومغناطيسي (EMC). المقايضة هي عدم القدرة على أداء التعتيم بتحكم الطور.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني استخدام هذا الجهاز لتبديل حمل 10 أمبير مباشرة؟

ج: لا. مخرج هذا العازل الضوئي مصمم لتشغيلبوابةترياك طاقة خارجي (مثل BT136 أو BTA16). يتعامل الترياك الخارجي مع تيار الحمل العالي. I_TSMللعازل الضوئي هو 1 أمبير فقط.

س: لماذا يتم تشغيل/إطفاء المصباح المتصل بشكل غير منتظم؟

ج: الأسباب الشائعة تشمل: 1) تيار تشغيل غير كافٍ لثنائي الباعث للضوء (تحقق من I_F> I_FTمع هامش)، 2) مقاومة بوابة مفقودة (R_G) تسبب تذبذبًا، 3) شبكة خمود مفقودة على الأحمال الحثية، 4) ضوضاء مفرطة على خطوط التحكم المدخلة.

س: ما هو الغرض من دائرة اختبار \"dv/dt\" الموضحة في ورقة البيانات (الشكل 10)؟

ج: تستخدم الشركة المصنعة هذه الدائرة والإجراءات لوصف وضمان مناعة الجهاز للتغيرات السريعة في الجهد. يستخدم المصممون قيمة dv/dt الدنيا المحددة (مثل 1000 فولت/ميكروثانية) لضمان أن تصميم شبكة الخمود لديهم يوفر حماية كافية في التطبيق الفعلي.

س: كيف أتصل هذا بمتحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: مع جهاز من الدرجة 3 (أقصى I_FT= 5 مللي أمبير)، غالبًا ما يكون ذلك ممكنًا. احسب R_IN= (3.3 فولت - V_F~1.2 فولت) / (I_Fمطلوب ~7 مللي أمبير) ≈ 300 أوم. تأكد من أن طرف المتحكم الدقيق يمكنه توفير ~7 مللي أمبير بشكل مستمر.

مصطلحات مواصفات LED

شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED