Hoja de Datos de la Serie ELT302X ELT305X - Fotocoplador Triac de Fase Aleatoria - Paquete DIP de 4 Pines - Voltaje Pico 400V/600V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Las series ELT302X y ELT305X son fotocopladores triac de fase aleatoria en paquete Dual In-line (DIP) de 4 pines. Estos dispositivos están diseñados para proporcionar aislamiento eléctrico y capacidad de excitación para controlar cargas de corriente alterna (CA) mediante triacs. Consisten en un diodo emisor de luz infrarroja (LED) de Arseniuro de Galio (GaAs) acoplado ópticamente a un fototriac de silicio monolítico de fase aleatoria. Su función principal es interconectar circuitos de control electrónico de bajo voltaje (como microcontroladores) con triacs de potencia de CA de alto voltaje, permitiendo el control seguro de cargas resistivas e inductivas que operan con tensiones de red de 115VCA a 240VCA.

El diferenciador clave dentro de la serie es el voltaje de bloqueo pico: la serie ELT302X está clasificada para 400V, mientras que la serie ELT305X está clasificada para 600V. Esto permite a los diseñadores seleccionar el dispositivo apropiado según su voltaje de línea y el margen de seguridad requerido. Los dispositivos cuentan con un alto voltaje de aislamiento de 5000 Vrms entre la entrada y la salida, lo cual es crítico para la seguridad del usuario y la fiabilidad del sistema. Cumplen con varios estándares internacionales de seguridad, incluidos UL, cUL, VDE, y están diseñados para ser libres de halógenos y cumplir con RoHS.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Alto Aislamiento Eléctrico:Aislamiento de 5000 Vrms garantiza una separación segura entre los circuitos de control y de potencia.
• Dos Clasificaciones de Voltaje:Opciones de voltaje de bloqueo pico de 400V (ELT302X) y 600V (ELT305X).
• Disparo de Fase Aleatoria:El fototriac puede activarse en cualquier punto del ciclo de voltaje de CA, proporcionando flexibilidad para diversos esquemas de control.
• Paquete DIP Compacto:El paquete DIP de 4 pines estándar es ampliamente utilizado, de montaje through-hole, facilitando la creación de prototipos y la fabricación.
• Certificaciones Internacionales de Seguridad:Certificado por UL (E214129), cUL, VDE (40028391), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO y CQC.
• Cumplimiento Ambiental:Libre de halógenos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), cumple con RoHS y con las regulaciones REACH de la UE.

1.2 Aplicaciones Destinadas

Estos fotocopladores son adecuados para una amplia gama de aplicaciones de conmutación y control de CA, incluyendo:

• Controles de solenoides y válvulas en electrodomésticos y equipos industriales.
• Interruptores de potencia CA estáticos y relevadores de estado sólido.
• Interconexión de microprocesadores o circuitos lógicos con periféricos de 115/240VCA.
• Reguladores de intensidad para lámparas incandescentes y balastos de iluminación.
• Controles de temperatura en calentadores y hornos.
• Controles de motores para ventiladores, bombas y pequeños electrodomésticos.

2. Análisis de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar el dispositivo continuamente en estos límites.

• Entrada (Lado del LED):La corriente directa máxima (I_F) es de 60 mA. El voltaje inverso máximo (V_R) es de 6 V. La disipación de potencia (P_D) es de 100 mW a 25°C, con una reducción de 3.8 mW/°C por encima de 85°C.
• Salida (Lado del Triac):El voltaje en estado de bloqueo (V_DRM) es de 400V para ELT302X y 600V para ELT305X. La corriente de sobrecarga repetitiva pico (I_TSM) es de 1 A. La disipación de potencia (P_C) es de 300 mW a 25°C, con una reducción de 7.4 mW/°C por encima de 85°C.
• Dispositivo Completo:La disipación de potencia total (P_TOT) no debe exceder los 330 mW. El voltaje de aislamiento (V_ISO) es de 5000 Vrms durante 1 minuto. El rango de temperatura de operación (T_OPR) es de -55°C a +100°C. La temperatura de almacenamiento (T_STG) es de -55°C a +125°C. La temperatura de soldadura (T_SOL) es de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación a 25°C.

Características de Entrada (LED):

• Voltaje Directo (V_F): Típicamente 1.18V, máximo 1.5V con I_F= 10 mA.
• Corriente de Fuga Inversa (I_R): Máximo 10 µA con V_R= 6V.

Características de Salida (Fototriac):

• Corriente de Bloqueo Pico (I_DRM): Máximo 100 nA al voltaje V_DRM nominal con I_F= 0 mA.
• Voltaje Pico en Estado de Conducción (V_TM): Máximo 2.5V con I_TM= 100 mA pico y la corriente de disparo nominal del LED.
• Tasa Crítica de Subida del Voltaje en Estado de Bloqueo (dv/dt): Mínimo 100 V/µs para ELT302X al voltaje V_DRM nominal. Para ELT305X, es de 1000 V/µs con V_PEAK= 400V. Este parámetro indica la inmunidad del dispositivo a disparos falsos causados por transitorios de voltaje de subida rápida.

Características de Transferencia (Acoplamiento):

• Corriente de Disparo del LED (I_FT): Es la corriente mínima del LED requerida para activar de manera confiable el triac de salida con un voltaje de terminal principal de 3V. Se clasifica en tres niveles: 15 mA máx. (ELT3021/3051), 10 mA máx. (ELT3022/3052) y 5 mA máx. (ELT3023/3053). Seleccionar un grado de I_FT más bajo reduce la corriente de excitación requerida desde el circuito de control.
• Corriente de Mantenimiento (I_H): Típicamente 250 µA. Es la corriente mínima que debe continuar fluyendo a través del triac para mantenerlo en estado de conducción después de haber sido disparado.

3. Análisis de Rendimiento y Aplicación

3.1 Rendimiento y Medición de dv/dt

La hoja de datos proporciona un circuito de prueba detallado y una metodología para medir la capacidad estática dv/dt. Se aplica un pulso de alto voltaje a la salida a través de una red RC. Se varía la resistencia (R_TEST) para cambiar el tiempo de subida del voltaje (τ = R*C). Se registra el valor dv/dt al cual el dispositivo comienza a dispararse involuntariamente (sin corriente en el LED). Se utiliza la fórmula dv/dt = 0.632 * V_PEAK/ τ_RC para el cálculo. Una clasificación dv/dt más alta, como los 1000 V/µs del ELT305X, es ventajosa en entornos eléctricos ruidosos o cuando se excitan cargas altamente inductivas, ya que proporciona una mayor inmunidad contra disparos falsos causados por picos de voltaje.

3.2 Consideraciones de Diseño y Guías de Aplicación

Al diseñar con estos fotocopladores, se deben considerar varios factores:

• Circuito de Excitación del LED:El circuito de control debe proporcionar corriente suficiente para exceder la I_FT del grado de dispositivo seleccionado. Una resistencia limitadora de corriente es esencial. El LED puede ser excitado directamente desde un pin GPIO de un microcontrolador para grados de I_FT más bajos (ej., 5mA), pero puede necesitarse un transistor excitador para grados más altos o conmutación más rápida.
• Circuitos Snubber:Al conmutar cargas inductivas (motores, solenoides), se recomienda encarecidamente una red snubber (típicamente un circuito RC) en paralelo con el triac principal (no la salida del fotocoplador). Esto suprime los picos de voltaje y reduce el estrés dv/dt tanto en el triac principal como en el fotocoplador, mejorando la fiabilidad y reduciendo las EMI.
• Disipación de Calor:Asegúrese de que la disipación de potencia total (lado LED + lado Triac) no exceda los 330 mW, considerando la reducción con la temperatura. Puede ser necesario un área de cobre adecuada en el PCB o flujo de aire en ambientes de alta temperatura.
• Resistencia de Puerta para el Triac Principal:La salida del fotocoplador se conecta a la puerta de un triac de mayor potencia. Normalmente se coloca una resistencia de puerta (típicamente 100-1000 Ω) en serie para limitar la corriente pico de puerta, amortiguar oscilaciones y mejorar la inmunidad al ruido.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones y Tipos de Paquete

Los dispositivos se ofrecen en tres opciones principales de forma de terminales dentro del contorno DIP de 4 pines:

• DIP Estándar:Paquete through-hole con espaciado entre filas de 0.1 pulgadas (2.54 mm) y longitud de terminal estándar.
• Opción M (Doblado Ancho):Paquete through-hole con terminales doblados para un espaciado entre filas de 0.4 pulgadas (10.16 mm), adecuado para trazas de PCB más anchas o requisitos de diseño específicos.
• Opción S1 (Montaje Superficial):Una forma de terminal de montaje superficial de bajo perfil. Esta opción se suministra típicamente en cinta y carrete para ensamblaje automatizado. La hoja de datos incluye un diseño recomendado de pads de PCB para este tipo SMD.

Se proporcionan dibujos dimensionales detallados para los tres tipos, incluyendo tamaño del cuerpo, espaciado de terminales y altura de separación.

4.2 Polaridad y Configuración de Pines

La asignación de pines es estándar para un fotocoplador DIP de 4 pines:

1. Pin 1: Ánodo del LED de entrada.
2. Pin 2: Cátodo del LED de entrada.
3. Pin 3: Terminal Principal 1 (MT1) del fototriac de salida.
4. Pin 4: Terminal Principal 2 (MT2) del fototriac de salida.

Un punto o muesca en el paquete típicamente identifica el Pin 1. La polaridad correcta es crucial para el funcionamiento del lado del LED. El triac de salida es bidireccional, por lo que la polaridad es menos crítica, pero la práctica estándar es conectar MT2 al lado de la línea de CA y MT1 a la resistencia de puerta que va a la puerta del triac principal.

5. Información de Pedido y Fabricación

5.1 Sistema de Numeración de Partes

El número de parte sigue el formato: ELT30[2 o 5]X Y (Z) - V

• 30[2/5]:302 para clasificación de 400V, 305 para clasificación de 600V.
• X:Número de parte/grado IFT (1, 2 o 3 correspondiente a I_FT máx. de 15mA, 10mA, 5mA).
• Y:Opción de forma de terminal: Ninguna (DIP estándar), M (Doblado ancho), S1 (Montaje superficial).
• (Z):Opción de cinta y carrete para S1: TU o TD (orientación del carrete). Se omite para empaque en tubo.
• -V:Sufijo opcional que denota aprobación de seguridad VDE.

Ejemplo:ELT3053S1(TU)-V es un dispositivo clasificado para 600V, con I_FT máx. de 5mA, en forma de terminal de montaje superficial, en cinta y carrete con orientación TU, con aprobación VDE.

5.2 Especificaciones de Empaquetado

Las partes DIP estándar y Opción M se empaquetan en tubos que contienen 100 unidades. Las partes de montaje superficial Opción S1 están disponibles en cinta y carrete, con 1500 unidades por carrete. Se proporcionan dimensiones detalladas de la cinta (ancho, espaciado de bolsillos, etc.) para compatibilidad con equipos automatizados pick-and-place.

5.3 Marcado del Dispositivo

Los dispositivos están marcados en la parte superior del paquete. El marcado incluye: \"EL\" (código del fabricante), el número del dispositivo (ej., T3053), un código de un dígito para el año (Y), un código de dos dígitos para la semana (WW) y la letra \"V\" si es la versión aprobada por VDE.

6. Guía de Comparación y Selección

El criterio principal de selección entre ELT302X y ELT305X es el voltaje de bloqueo requerido. Para aplicaciones de 120VCA, un dispositivo de 400V a menudo proporciona un margen suficiente (voltaje pico de línea ~170V). Para aplicaciones de 230VCA (pico ~325V) o en entornos con sobretensiones significativas, la clasificación de 600V de la serie ELT305X ofrece un margen de seguridad mucho mayor y generalmente se recomienda.

Dentro de cada serie, la elección del grado de I_FT (1, 2 o 3) es un equilibrio entre la simplicidad del circuito de excitación y el costo. El Grado 3 (5mA) es el más sensible y más fácil de excitar directamente desde lógica, pero puede ser ligeramente más costoso. El Grado 1 (15mA) requiere más corriente de excitación pero podría elegirse por su potencialmente mayor inmunidad al ruido o menor costo.

En comparación con los fotocopladores de cruce por cero, estos dispositivos de fase aleatoria ofrecen la ventaja de poder dispararse en cualquier punto del ciclo de CA. Esto es esencial para aplicaciones como el regulador de intensidad por ángulo de fase para lámparas incandescentes o el arranque suave de motores, donde se requiere controlar la potencia entregada en cada medio ciclo. La contrapartida es que la conmutación de fase aleatoria puede generar más interferencia electromagnética (EMI) que la conmutación en cruce por cero.