انتخاب زبان

دیتاشیت فوتوکوپلر EL2514-G - بسته‌بندی 4 پین DIP - ایزولاسیون 5000 ولت RMS - CTR 50-200% - سند فنی فارسی

دیتاشیت فنی کامل سری EL2514-G فوتوکوپلر فوتوترانزیستوری 4 پین DIP. ویژگی‌ها شامل ولتاژ ایزولاسیون بالا، طراحی بدون هالوژن، سرعت سوئیچینگ بالا و تأییدیه‌های UL، VDE و دیگران.
smdled.org | PDF Size: 0.7 MB
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده اید
جلد سند PDF - دیتاشیت فوتوکوپلر EL2514-G - بسته‌بندی 4 پین DIP - ایزولاسیون 5000 ولت RMS - CTR 50-200% - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

سری EL2514-G نماینده‌ای از خانواده فوتوکوپلرهای فوتوترانزیستوری با عملکرد بالا در بسته‌بندی دو خطی 4 پین (DIP) است. این قطعات برای ارائه ایزولاسیون الکتریکی مطمئن و انتقال سیگنال بین دو مدار طراحی شده‌اند. جزء اصلی یک دیود مادون قرمز ساطع‌کننده نور است که به صورت نوری به یک آشکارساز فوتوترانزیستور سیلیکونی کوپل شده است. یک ویژگی طراحی کلیدی در EL2514-G بهینه‌سازی آن برای سرعت‌های سوئیچینگ نسبتاً بالا است که حتی با مقاومت‌های بار در محدوده کیلواهم نیز قابل دستیابی است. این امر آن را برای کاربردهایی که نیازمند ایزولاسیون و پهنای باند متوسط هستند، مناسب می‌سازد.

این سری با رعایت استانداردهای سختگیرانه زیست‌محیطی و ایمنی مشخص می‌شود. به عنوان یک محصول بدون هالوژن تولید شده و از محدودیت‌های خاصی برای محتوای برم (Br) و کلر (Cl) پیروی می‌کند. علاوه بر این، دارای تأییدیه‌هایی از سازمان‌های ایمنی بین‌المللی اصلی از جمله UL، cUL، VDE، SEMKO، NEMKO، DEMKO، FIMKO و CQC است که مناسب بودن آن را برای بازارهای جهانی و کاربردهای تحت نظارت تضمین می‌کند.

2. بررسی عملی پارامترهای فنی

2.1 محدوده‌های حداکثر مطلق

این قطعه برای کارکرد مطمئن در محدوده‌های مشخص شده طراحی شده است. تجاوز از این محدوده‌های حداکثر مطلق ممکن است باعث آسیب دائمی شود. محدوده‌های کلیدی شامل: جریان مستقیم پیوسته (IF) 50 میلی‌آمپر برای LED ورودی، جریان مستقیم پیک (IFP) 0.5 آمپر برای پالس 1 میکروثانیه، و ولتاژ معکوس (VR) 6 ولت است. در سمت خروجی، جریان کلکتور (IC) در 20 میلی‌آمپر ریت شده، با ولتاژ کلکتور-امیتر (VCEO) 40 ولت. تلفات توان کل (PTOT) برای قطعه 200 میلی‌وات است. یک پارامتر ایمنی حیاتی، ولتاژ ایزولاسیون (VISO) 5000 ولتrms است که به مدت 1 دقیقه تحت شرایط رطوبت خاص (40-60% RH) و با اتصال کوتاه جداگانه پین‌های ورودی و خروجی تست می‌شود. محدوده دمای کاری گسترده است، از 55- درجه سانتی‌گراد تا 110+ درجه سانتی‌گراد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها عملکرد قطعه را تحت شرایط کاری نرمال در دمای 25 درجه سانتی‌گراد تعریف می‌کنند.

2.2.1 مشخصات ورودی (سمت LED)

2.2.2 مشخصات خروجی (سمت فوتوترانزیستور)

2.2.3 مشخصات انتقال

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول ارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی معمولاً رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. طراحان باید انتظار دیدن منحنی‌هایی را داشته باشند که نشان می‌دهند:

تحلیل این منحنی‌ها برای بهینه‌سازی عملکرد مدار در محدوده دمای کاری و جریان مورد نظر ضروری است.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 گزینه‌های بسته‌بندی و ابعاد

EL2514-G در چندین نوع بسته‌بندی 4 پین DIP ارائه می‌شود تا با فرآیندهای مونتاژ مختلف سازگار باشد:

نقشه‌های ابعادی دقیق برای هر نوع بسته‌بندی ارائه شده است، شامل اندازه‌گیری‌های حیاتی مانند اندازه بدنه، طول پایه، فاصله پایه‌ها و ارتفاع ایستاده. فاصله خزشی بین سمت ورودی و خروجی بیشتر از 7.62 میلی‌متر مشخص شده است که به ریتینگ ایزولاسیون بالا کمک می‌کند.

4.2 پیکربندی پین‌ها و قطبیت

این قطعه از پین‌آوت استاندارد 4 پین DIP استفاده می‌کند:

  1. آند (LED ورودی)
  2. کاتد (LED ورودی)
  3. امیتر (فوتوترانزیستور خروجی)
  4. کلکتور (فوتوترانزیستور خروجی)
جهت‌گیری صحیح حیاتی است. نشانه‌گذاری روی قطعه شامل کد "EL2514GYWWV" است، که در آن EL مخفف سازنده، 2514 شماره قطعه، G نشان‌دهنده بدون هالوژن، Y یک کد یک رقمی سال، WW کد دو رقمی هفته و V نشان‌دهنده تأییدیه اختیاری VDE است.

4.3 طرح‌بندی پیشنهادی پد PCB

برای گزینه‌های نصب سطحی (S1 و S2)، دیتاشیت طرح‌بندی‌های پد پیشنهادی را ارائه می‌دهد. این‌ها طرح‌های مرجعی هستند که برای اطمینان از لحیم‌کاری مطمئن و پایداری مکانیکی در نظر گرفته شده‌اند. مستندات به صراحت اشاره می‌کند که این ابعاد باید بر اساس فرآیندها و الزامات تولید فردی، مانند حجم خمیر لحیم و ملاحظات تخلیه حرارتی، اصلاح شوند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این قطعه برای دمای لحیم‌کاری (TSOL) 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه ریت شده است. این با پروفیل‌های معمول لحیم‌کاری بی‌سرب ریلو مطابقت دارد. برای لحیم‌کاری موجی بسته‌بندی‌های سوراخ‌دار، باید از روش‌های استاندارد صنعتی پیروی کرد و مراقب بود که دمای حداکثر بدنه بسته‌بندی تجاوز نکند. محدوده دمای نگهداری 55- درجه سانتی‌گراد تا 125+ درجه سانتی‌گراد است. توصیه می‌شود اگر قطعات برای مونتاژ SMD در نظر گرفته شده‌اند، در بسته‌بندی حساس به رطوبت نگهداری شوند و در صورت تجاوز از سطح مواجهه با رطوبت، روش‌های پخت مناسب دنبال شوند.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

کد سفارش از الگوی زیر پیروی می‌کند: EL2514X(Y)-VG.

تعداد بسته‌بندی متغیر است: 100 واحد در هر تیوب برای گزینه‌های سوراخ‌دار، و 1500 یا 2000 واحد در هر قرقره برای گزینه‌های SMD نوار و قرقره. مشخصات دقیق نوار و قرقره، شامل ابعاد جیب (A0، B0)، عرض نوار (W)، گام (P0) و قطر مرکز قرقره، برای برنامه‌ریزی ماشین‌های برداشت و قراردادن خودکار ارائه شده است.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

EL2514-G برای کاربردهایی که نیازمند ایزولاسیون گالوانیکی، ایمنی در برابر نویز یا تغییر سطح هستند، بسیار مناسب است. کاربردهای خاص ذکر شده شامل:

7.2 ملاحظات طراحی

8. مقایسه و جایگاه‌بندی فنی

EL2514-G خود را در بازار از طریق ترکیبی از ویژگی‌های کلیدی متمایز می‌کند. ولتاژ ایزولاسیون بالا (5000 ولت RMS) و فاصله خزشی طولانی آن را به یک کاندید قوی برای کاربردهایی با الزامات ایمنی سختگیرانه تبدیل می‌کند. ساختار بدون هالوژن به مقررات زیست‌محیطی و ترجیحات مشتریان برای الکترونیک "سبز" می‌پردازد. مجموعه گسترده تأییدیه‌ها (UL، VDE و غیره) موانع تأیید صلاحیت برای محصولات نهایی هدف‌گیری کننده بازارهای جهانی را کاهش می‌دهد. در حالی که سرعت سوئیچینگ آن (25 میکروثانیه) برای بسیاری از کاربردهای ایزولاسیون دیجیتال و فیدبک منبع تغذیه مناسب است، به عنوان یک کوپلر فوق‌سریع برای ارتباطات داده جایگاه‌بندی نشده است؛ آن کاربردها نیازمند قطعاتی با زمان‌های سوئیچینگ در محدوده نانوثانیه هستند. بنابراین، EL2514-G بهتر است به عنوان یک فوتوکوپلر همه‌کاره و مستحکم در نظر گرفته شود که برای قابلیت اطمینان، انطباق ایمنی و عملکرد متوسط بهینه شده است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: محدوده CTR از 50% تا 200% برای طراحی مدار من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که جریان خروجی می‌تواند به اندازه نصف جریان ورودی پایین یا تا دو برابر آن بالا باشد. مدار شما باید در هر دو حالت حدی به درستی عمل کند. برای یک رابط دیجیتال، این بر انتخاب مقاومت pull-up و آستانه ورودی گیت یا میکروکنترلر بعدی تأثیر می‌گذارد.

س: آیا می‌توانم LED را مستقیماً با یک منبع ولتاژ راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. LED یک قطعه جریان‌محور است. شما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید تا IFمورد نظر را تنظیم کرده و از آسیب ناشی از جریان بیش از حد جلوگیری کنید، حتی اگر ولتاژ منبع شما با VF.

س: ولتاژ ایزولاسیون 5000 ولت RMS است. آیا این به معنای آن است که می‌توانم به طور پیوسته 5000 ولت بین ورودی و خروجی اعمال کنم؟

ج: خیر. این یک ولتاژ تحمل است که به مدت یک دقیقه تحت شرایط کنترل شده تست می‌شود. ولتاژ کاری پیوسته در یک کاربرد باید به طور قابل توجهی پایین‌تر باشد، همانطور که توسط استانداردهای ایمنی مربوطه برای تجهیزات نهایی تعریف شده است.

س: تفاوت بین گزینه‌های S1 و S2 چیست؟

ج: تفاوت اصلی در فوت‌پرینت بسته‌بندی و ابعاد نوار است. S2 از نظر عرض بدنه (بعد B0) کمی بزرگتر است و از نوار عریض‌تری استفاده می‌کند (24 میلی‌متر در مقابل 16 میلی‌متر برای S1)، که اجازه می‌دهد واحدهای بیشتری در هر قرقره بسته‌بندی شود (2000 در مقابل 1500). انتخاب بستگی به محدودیت‌های فضای PCB شما و سازگاری فیدر خط مونتاژ دارد.

10. مورد عملی طراحی

سناریو: ایزوله کردن یک سیگنال دیجیتال از یک میکروکنترلر به یک بخش ولتاژ بالا.

یک میکروکنترلر (منطق 3.3 ولتی) نیاز به ارسال سیگنال روشن/خاموش به مداری دارد که در پتانسیل ولتاژ بالا متفاوت و پرنویز کار می‌کند. یک EL2514-G می‌تواند برای ایزولاسیون استفاده شود.



مراحل طراحی:

  1. سمت ورودی:پین GPIO میکروکنترلر را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان (Rlimit) به آند فوتوکوپلر وصل کنید. Rlimit= (VCC_MCU- VF) / IFرا محاسبه کنید. برای VCC_MCU=3.3 ولت، VF~1.2 ولت و هدف IF=5 میلی‌آمپر، Rlimit= (3.3-1.2)/0.005 = 420 اهم. از یک مقاومت استاندارد 470 اهمی استفاده کنید. کاتد را به زمین وصل کنید.
  2. سمت خروجی:کلکتور را به یک مقاومت pull-up (RL) روی منبع تغذیه ولتاژ بالا ایزوله شده (مثلاً 12 ولت) وصل کنید. امیتر به زمین ایزوله شده وصل می‌شود. مقدار RLبر سرعت و جریان تأثیر می‌گذارد. استفاده از شرایط تست دیتاشیت 5 کیلواهم، زمان سوئیچینگ مشخص شده را فراهم می‌کند. سیگنال از نود کلکتور سپس می‌تواند گیت یک MOSFET یا ورودی منطقی دیگری در سمت ایزوله شده را راه‌اندازی کند.
  3. طرح‌بندی:بخش‌های ورودی و خروجی را به صورت فیزیکی روی PCB جدا کنید. فاصله خزشی >7.62 میلی‌متر را مطابق با قابلیت بسته‌بندی حفظ کنید. یک خازن بای‌پاس کوچک (مثلاً 0.1 میکروفاراد) بین منبع تغذیه و زمین در هر دو طرف کوپلر، نزدیک به پین‌های قطعه قرار دهید.
این تنظیم از حلقه‌های زمینی جلوگیری می‌کند، نویز را مسدود کرده و میکروکنترلر را در برابر گذرای ولتاژ در سمت ولتاژ بالا محافظت می‌کند.

11. اصل عملکرد

یک فوتوکوپلر یا اپتوکوپلر، قطعه‌ای است که یک سیگنال الکتریکی را بین دو مدار ایزوله شده با استفاده از نور منتقل می‌کند. در EL2514-G، یک جریان الکتریکی اعمال شده به پین‌های ورودی (1 و 2) باعث می‌شود دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (LED) فوتون‌هایی ساطع کند. این فوتون‌ها از یک شکاف عایق شفاف (معمولاً از جنس ترکیب قالب) عبور کرده و به ناحیه بیس فوتوترانزیستور سیلیکونی در سمت خروجی (پین‌های 3 و 4) برخورد می‌کنند. نور ورودی در بیس جفت‌های الکترون-حفره ایجاد می‌کند که به طور مؤثر به عنوان یک جریان بیس عمل می‌کند. این جریان بیس تولید شده توسط نور سپس توسط بهره ترانزیستور تقویت می‌شود و منجر به یک جریان کلکتور (IC) می‌شود که متناسب با جریان LED ورودی (IF) است. نسبت IC/IFنسبت انتقال جریان (CTR) است. جنبه کلیدی این است که تنها اتصال بین ورودی و خروجی پرتو نور است، که ایزولاسیون گالوانیکی را فراهم می‌کند.

12. روندهای فناوری

بازار فوتوکوپلرها همچنان در حال تکامل است. روندهایی که بر قطعاتی مانند EL2514-G تأثیر می‌گذارند شامل:

EL2514-G، با تمرکز بر گواهی‌های ایمنی، انطباق زیست‌محیطی و عملکرد مستحکم، به نیازهای پایدار بازارهای صنعتی، قدرت و لوازم خانگی می‌پردازد که این روندها در آن‌ها از اهمیت حیاتی برخوردارند.

اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد نوربرقی

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
بازده نوری لومن/وات خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفه‌جویی بیشتر انرژی است. مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری لومن کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه.
زاویه دید درجه، مثل 120 درجه زاویه‌ای که شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر می‌گذارد.
دمای رنگ کلوین، مثل 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
شاخص نمود رنگ بدون واحد، 100-0 توانایی ارائه دقیق رنگ‌های جسم، Ra≥80 خوب است. بر اصالت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزه‌ها استفاده می‌شود.
تلرانس رنگ مراحل بیضی مک‌آدام، مثل "5 مرحله" متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین می‌کند.
طول موج غالب نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تک‌رنگ را تعیین می‌کند.
توزیع طیفی منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت در طول موج‌ها را نشان می‌دهد. بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح نماد توضیح ساده ملاحظات طراحی
ولتاژ مستقیم Vf حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع می‌شوند.
جریان مستقیم If مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین می‌کند.
حداکثر جریان پالس Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده می‌شود. عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود.
ولتاژ معکوس Vr حداکثر ولتاژ معکوسی که LED می‌تواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند.
مقاومت حرارتی Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایین‌تر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قوی‌تر دارد.
مقاومت ESD V (HBM)، مثل 1000V توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیب‌پذیر است. اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس.

مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان

اصطلاح متریک کلیدی توضیح ساده تأثیر
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ می‌شود.
افت لومن L70 / L80 (ساعت) زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف می‌کند.
نگهداری لومن % (مثل 70%) درصد روشنایی باقی‌مانده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک‌آدام درجه تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های روشنایی تأثیر می‌گذارد.
پیری حرارتی تخریب ماده تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

بسته بندی و مواد

اصطلاح انواع رایج توضیح ساده ویژگی‌ها و کاربردها
نوع بسته‌بندی EMC، PPA، سرامیک ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، تراشه معکوس چینش الکترود تراشه. تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر YAG، سیلیکات، نیترید تراشه آبی را می‌پوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل می‌کند، به سفید مخلوط می‌کند. فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر می‌گذارند.
عدسی/اپتیک مسطح، میکروعدسی، TIR ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل می‌کند. زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین می‌کند.

کنترل کیفیت و دسته بندی

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
دسته لومن کد مثل 2G، 2H گروه‌بندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین می‌کند.
دسته ولتاژ کد مثل 6W، 6X گروه‌بندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم.
دسته رنگ بیضی مک‌آدام 5 مرحله‌ای گروه‌بندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. یکنواختی رنگ را تضمین می‌کند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری می‌کند.
دسته CCT 2700K، 3000K و غیره گروه‌بندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده می‌کند.

آزمون و گواهینامه

اصطلاح استاندارد/آزمون توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمون نگهداری لومن روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. برای تخمین عمر LED استفاده می‌شود (با TM-21).
TM-21 استاندارد تخمین عمر عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80 تخمین می‌زند. پیش‌بینی علمی عمر ارائه می‌دهد.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش می‌دهد. پایه آزمون شناخته شده صنعت.
RoHS / REACH گواهی محیط زیست اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). شرط دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهی بازده انرژی گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. در خریدهای دولتی، برنامه‌های یارانه استفاده می‌شود، رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.