Select Language

دیتاشیت سری EL4XXA-G رله حالت جامد 4 پین DIP تایپ A - خروجی 60-600 ولت - جریان بار 550-50 میلی‌آمپر - بدون هالوژن - سند فنی انگلیسی

Technical datasheet for the EL4XXA-G series of 4-pin DIP Form A solid-state relays. Features include 60-600V output, 550-50mA load current, 5000Vrms isolation, halogen-free compliance, and approvals from UL, cUL, VDE, and others.
smdled.org | PDF Size: 0.9 MB
Rating: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده‌اید
جلد سند PDF - سری EL4XXA-G رله‌های حالت جامد 4 پایه DIP Form A - خروجی 60-600 ولت - جریان بار 550-50 میلی‌آمپر - بدون هالوژن - سند فنی انگلیسی

1. مرور کلی محصول

سری EL4XXA-G رله‌های حالت جامد (SSR) تک‌قطبی و معمولاً باز (فرم A) در بسته‌بندی DIP چهارپین هستند. این دستگاه‌ها از یک LED مادون قرمز AlGaAs استفاده می‌کنند که به صورت نوری به یک مدار آشکارساز خروجی با ولتاژ بالا متصل شده است. این مدار شامل یک آرایه دیود فتوولتائیک و MOSFET‌ها می‌باشد. این طراحی معادل حالت جامد یک رله الکترومکانیکی (EMR) 1 Form A را ارائه می‌دهد و مزایایی مانند عمر طولانی‌تر، عملکرد بی‌صدا و مقاومت در برابر ضربه و لرزش مکانیکی را فراهم می‌کند. این سری در گزینه‌های نصب سطحی (SMD) موجود است و با استانداردهای بدون هالوژن و RoHS مطابقت دارد.

1.1 مزایای اصلی

1.2 کاربردهای هدف

این SSRها برای کاربردهایی طراحی شده‌اند که نیازمند سوئیچینگ ایزوله و قابل اطمینان هستند. موارد استفاده معمول شامل:

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

جدول زیر محدودیت‌های بحرانی را خلاصه می‌کند که برای جلوگیری از آسیب دائمی دستگاه نباید از آن‌ها تجاوز کرد. این‌ها شرایط عملیاتی نیستند.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این پارامترها عملکرد دستگاه را در شرایط عملیاتی معمول (TA=25°C) تعریف می‌کنند.

3. تحلیل منحنی عملکرد

اگرچه داده‌های گرافیکی خاصی در متن ارائه نشده است، دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکال معمول اشاره می‌کند. بر اساس پارامترها، می‌توان روابط کلیدی زیر را استنباط کرد:

4. Mechanical & Package Information

4.1 ابعاد و انواع بسته‌بندی

این سری سه گزینه اصلی برای فرم پایه‌ها ارائه می‌دهد تا فرآیندهای مختلف مونتاژ PCB را پشتیبانی کند:

  1. نوع استاندارد DIP: بسته‌بندی سوراخ‌دار با فاصله ردیف 0.1 اینچ (2.54 میلی‌متر) برای لحیم‌کاری موجی یا دستی متعارف.
  2. نوع گزینه M: بسته‌بندی Through-hole با خمیدگی وسیع‌تر پایه، فاصله ردیف 0.4 اینچ (10.16 میلی‌متر) را برای کاربردهایی که نیاز به فاصله خزشی بیشتر یا نیازهای خاص چیدمان PCB دارند، فراهم می‌کند.
  3. نوع S1 Option: فرم پایه دستگاه Surface-mount (SMD) با پروفیل کوتاه. این گزینه برای مونتاژ خودکار Pick-and-place و طراحی‌های PCB با چگالی بالا ضروری است.

4.2 شناسایی و نشانه‌گذاری قطبیت

پیکربندی پایه‌ها به وضوح تعریف شده است:

دستگاه در قسمت بالا با یک کد مشخص شده است: EL [Part Number] G YWWV.
مثال: "EL 460A G YWWV" نشان‌دهنده یک EL460A، بدون هالوژن (G)، با سال (Y) و هفته (WW) تولید و گزینه VDE (V) است.

4.3 طرح پیشنهادی پد SMD

برای گزینه S1 (نصب سطحی)، طرح پد خاصی توصیه می‌شود تا اطمینان از لحیم‌کاری قابل اعتماد و استحکام مکانیکی حاصل شود. ابعاد، تشکیل صحیح فیله لحیم و تخلیه حرارتی مناسب در طول فرآیند ریفلو را تضمین می‌کنند.

5. Soldering & Assembly Guidelines

6. Packaging & Ordering Information

6.1 سیستم شماره‌گذاری مدل

The part number follows the format: EL4XXA(Y)(Z)-VG

6.2 مشخصات بسته‌بندی

7. ملاحظات طراحی برنامه

7.1 طراحی مدار ورودی

LED ورودی را با یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ همراه با یک مقاومت سری محدودکننده جریان راه‌اندازی کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از رابطه زیر محاسبه کنید: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن VF معمولاً 1.18V-1.5V است و IF برای دستیابی به سرعت و قابلیت اطمینان بهینه بین 5mA و 20mA انتخاب می‌شود. اطمینان حاصل کنید که مدار راه‌انداز می‌تواند حداقل IF(on) (حداکثر 5mA) را تأمین کند تا روشن‌شدن کامل خروجی تضمین شود. به دلیل وجود قابلیت تحمل ولتاژ معکوس داخلی 5V، استفاده از دیود محافظ معکوس به موازات LED کاملاً ضروری نیست، اما می‌توان برای افزایش استحکام در محیط‌های پرنویز اضافه کرد.

7.2 طراحی مدار خروجی

Voltage Selection: بر اساس ولتاژ اوج بار خود (DC یا AC) شامل هرگونه گذرای ولتاژ یا موج‌های گذرا، مدل مناسب (EL406A, 425A, 440A, 460A) را انتخاب کنید. کاهش ایمنی ۲۰ تا ۳۰ درصد توصیه می‌شود.
جریان و اتلاف توان: محدودیت کلیدی طراحی، اتلاف توان و گرما است. توان تلف شده در SSR (Pdiss) به صورت زیر محاسبه می‌شود: Pdiss = (IL^2 * Rd(ON)) + (IF * VF). جمله اول غالب است. به عنوان مثال، کارکرد یک EL406A در حداکثر بار ۵۵۰ میلی‌آمپر با مقدار معمول Rd(ON) برابر ۰.۷ اهم، حدود ۲۱۲ میلی‌وات گرما تولید می‌کند. اطمینان حاصل کنید که کل اتلاف توان (حداکثر توان خروجی ۵۰۰ میلی‌وات) تجاوز نکند و PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم کند، به ویژه برای مدل‌های با جریان بالاتر.
بارهای سلفی/خازنی: هنگام کلیدزنی بارهای القایی (رله‌ها، سلونوئیدها، موتورها)، از مدار اسنابر (شبکه RC) یا یک دیود فلای‌بک در دو سر بار برای سرکوب اسپایک‌های ولتاژی که ممکن است از ریتینگ VL دستگاه تجاوز کنند، استفاده نمایید. برای بارهای خازنی، محدود کردن جریان هجومی را در نظر بگیرید.

7.3 مدیریت حرارتی

SSR هیترینک داخلی ندارد. گرما از طریق پایه‌ها دفع می‌شود. از مساحت کافی مس در پدهای PCB، به ویژه برای پایه‌های 3 و 4 (خروجی)، به عنوان هیترینک استفاده کنید. برای دمای محیط بالا یا کار مداوم با جریان بالا، دمای دستگاه را پایش کنید تا اطمینان حاصل شود در محدوده کاری باقی می‌ماند. مقاومت روشنی با افزایش دما زیاد می‌شود که یک اثر خودمحدودکننده ایجاد می‌کند اما عملکرد را نیز کاهش می‌دهد.

8. Technical Comparison & Selection Guide

سری EL4XXA-G یک ماتریس مبادله واضح ارائه می‌دهد:

در مقایسه با رله‌های الکترومکانیکی (EMRs): این SSRها هیچ قطعه متحرکی ندارند، بنابراین هیچ پدیده‌ی نوسان کنتاکت، قوس الکتریکی یا مکانیزم فرسودگی مرتبط با تعداد سیکل‌ها در آنها وجود ندارد. آنها بی‌صدا کار می‌کنند و در برابر لرزش مصون هستند. با این حال، دارای مقاومت ذاتی در حالت روشنی هستند که منجر به تولید گرما و افت ولتاژ می‌شود، و معمولاً جریان مجاز پایین‌تر و هزینه بیشتر به ازای هر آمپر نسبت به EMRهای مشابه دارند.

در مقایسه با سایر SSRها: طرح کوپلینگ فتولتائیک MOSFET ایزولاسیون بسیار بالا و سوئیچینگ تمیزی را فراهم می‌کند بدون نیاز به منبع بایاس خارجی در سمت خروجی (برخلاف کوپلرهای فتوترانزیستور یا فوتوترایاک). سرعت روشن شدن کندتر از برخی دیگر از اپتو-ماسفت‌ها است اما برای اکثر کاربردهای کنترلی کافی است.

9. سوالات متداول (FAQ)

Q1: آیا می‌توانم از این SSR برای سوئیچ مستقیم بارهای AC استفاده کنم؟
A1: بله، اما با نکات احتیاطی مهم. خروجی یک جفت MOSFET است. اکثر MOSFET‌ها دارای یک دیود ذاتی (body diode) هستند. در پیکربندی استاندارد، این SSR در حالت خاموش می‌تواند ولتاژ هر دو قطبیت را مسدود کند، اما در حالت روشن فقط می‌تواند جریان را در یک جهت هدایت کند (مانند یک دیود). برای سوئیچینگ واقعی بار AC، نیاز است دو دستگاه به صورت سری معکوس (پشت به پشت) پیکربندی شوند. برخی از SSRها این پیکربندی را به صورت داخلی دارند، اما دیتاشیت EL4XXA-G یک شماتیک تک MOSFET را نشان می‌دهد که نشان می‌دهد برای سوئیچینگ DC یا یک‌طرفه است. قابلیت مدل خاص را برای کاربرد AC خود تأیید کنید.

Q2: چرا زمان روشن شدن بسیار کندتر از زمان خاموش شدن است؟
A2: زمان روشن شدن توسط سرعتی محدود می‌شود که در آن آرایه دیود فتوولتائیک می‌تواند جریان کافی برای شارژ ظرفیت گیت MOSFET خروجی تا ولتاژ آستانه آن تولید کند. این یک فرآیند نسبتاً کند و محدودشده توسط جریان است. خاموش شدن سریع است زیرا فقط نیاز به تخلیه گیت از طریق مدار داخلی دارد که می‌تواند به سرعت انجام شود.

Q3: چگونه می‌توانم رتبه‌بندی "جریان بار پالسی" را تفسیر کنم؟
A3: جریان بار پالسی (ILPeak) جریان بالاتری است که برای مدت زمان بسیار کوتاهی (100 میلی‌ثانیه، تک پالس) قابل تحمل است. این برای مدیریت جریان‌های راه‌اندازی لامپ‌ها یا موتورها مفید است. از این ریتینگ برای کارکرد مداوم یا پالسی تکراری استفاده نکنید. برای پالس‌های تکراری، تلفات توان متوسط باید در محدوده Pout باقی بماند.

Q4: آیا هیت‌سینک خارجی مورد نیاز است؟
A4: معمولاً برای پکیج DIP در شرایط ریت شده مورد نیاز نیست. هیت‌سینک اصلی، مس PCB است. برای کارکرد مداوم در حداکثر جریان بار، به ویژه برای EL406A، اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت کافی مس (مثلاً چند سانتیمتر مربع) متصل به پایه‌های خروجی برای دفع حرارت دارد. در فضاهای محدود یا دمای محیط بالا، تحلیل حرارتی توصیه می‌شود.

10. مثال مطالعه موردی طراحی

Scenario: طراحی یک ماژول دیجیتال I/O برای یک PLC که نیاز به سوئیچ کردن بارهای القایی 24VDC (شیرهای سولنوئیدی کوچک) با جریان حالت پایدار 200mA دارد. محیط از نظر صنعتی پرنویز است.

Component Selection: EL406A به دلیل ولتاژ نامی 60 ولت (بسیار بالاتر از 24VDC) و مقاومت روشن پایین انتخاب شده است. در جریان 200 میلی‌آمپر، افت ولتاژ معمول تنها 200mA * 0.7Ω = 0.14V است و تلفات توان (0.2^2)*0.7 = 0.028W می‌باشد که قابل چشم‌پوشی است.

مدار ورودی: خروجی دیجیتال PLC برابر با 24VDC است. مقاومت سری محاسبه می‌شود: R = (24V - 1.3V) / 0.01A = 2270Ω. یک مقاومت استاندارد 2.2kΩ انتخاب می‌شود که جریان IF ≈ 10.3mA را تأمین می‌کند و با اطمینان بالاتر از حداکثر جریان IF(on) معادل 5mA قرار دارد.

مدار خروجی: یک دیود فلای‌بک (1N4007) مستقیماً در دو سر سیم‌پیچ سولنوئید قرار داده شده تا ولتاژ القایی برگشتی را محدود کرده و خروجی EL406A را محافظت کند. کاتد دیود به تغذیه مثبت و آند به اتصال خروجی SSR/بار متصل است.

چیدمان PCB: پین‌های 3 و 4 به یک سطح مسی بزرگ روی PCB متصل شده‌اند تا به دفع حرارت کمک کنند، اگرچه در این مورد حرارت تولید شده بسیار ناچیز است. مسیرهای ورودی و خروجی جدا از هم نگه داشته شده‌اند تا ایزولاسیون مناسبی حفظ شود.

این طراحی در مقایسه با یک رله الکترومکانیکی کوچک، یک راه‌حل کلیدزنی مستحکم، با طول عمر بالا و بی‌صدا ارائه می‌دهد.

11. اصل عملکرد

The EL4XXA-G operates on the principle of optical isolation and photovoltaic driving. When a forward current is applied to the input AlGaAs infrared LED, it emits light. This light is detected by a photovoltaic diode array on the output side. This array generates a small voltage (photovoltaic effect) when illuminated. This generated voltage is applied directly to the gate of one or more power MOSFETs, turning them on and creating a low-resistance path between the output pins (3 & 4). When the LED current is removed, the light stops, the photovoltaic voltage collapses, and the MOSFET gate discharges, turning the output off. This mechanism provides complete galvanic isolation between the low-voltage control circuit and the high-voltage load circuit, as only light crosses the isolation barrier.

12. روندهای فناوری

رله‌های حالت جامد در چند جهت کلیدی مرتبط با فناوری EL4XXA-G به تکامل خود ادامه می‌دهند:

سری EL4XXA-G نشان‌دهنده پیاده‌سازی بالغ و قابل اطمینانی از فناوری SSR فتولتائیک MOSFET است که برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای کنترلی صنعتی و تجاری که نیاز به سوئیچینگ قدرت کم تا متوسط، ایمن، ایزوله و مطمئن دارند، بسیار مناسب می‌باشد.

LED Specification Terminology

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد فوتوالکتریک

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
بازده نوری lm/W (لومن بر وات) خروجی نور به ازای هر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بازده انرژی بیشتر است. به طور مستقیم درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری lm (لومن) کل نور ساطع شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که آیا نور به اندازه کافی روشن است.
زاویه دید درجه (مثلاً 120 درجه) زاویه‌ای که در آن شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر می‌گذارد.
CCT (دمای رنگ) K (کلوین)، مانند 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین‌تر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
CRI / Ra بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ توانایی نمایش دقیق رنگ‌های اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. بر روی صحت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های با تقاضای بالا مانند مراکز خرید و موزه‌ها استفاده می‌شود.
SDCM مراحل بیضی مک‌آدام، به عنوان مثال، "5-step" معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواخت‌تر است. اطمینان از یکنواختی رنگ در سراسر یک دسته LED یکسان.
طول موج غالب nm (نانومتر)، مثلاً 620nm (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. تعیین کننده فام (رنگ) LED‌های تک‌رنگ قرمز، زرد و سبز.
Spectral Distribution منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد. بر کیفیت و بازآفرینی رنگ تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح Symbol 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. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، مورد استفاده برای کم‌نور کردن یا چشمک زدن. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
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 جهش‌های ولتاژ جلوگیری کند.
Thermal Resistance Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنک‌کنندگی قوی‌تر دارد.
ESD Immunity V (HBM), e.g., 1000V توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر است. در تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس.

Thermal Management & Reliability

اصطلاح Key Metric توضیح ساده Impact
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. کاهش هر 10 درجه سانتی‌گراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ می‌شود.
Lumen Depreciation L70 / L80 (ساعت) زمان کاهش روشنایی تا ۷۰٪ یا ۸۰٪ مقدار اولیه. به طور مستقیم "طول عمر" LED را تعریف می‌کند.
حفظ شار نوری % (به عنوان مثال، 70%) درصد روشنایی حفظ‌شده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک آدام درجه تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های نورپردازی تأثیر می‌گذارد.
Thermal Aging تخریب مواد تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

Packaging & Materials

اصطلاح Common Types توضیح ساده Features & Applications
نوع بسته‌بندی EMC, PPA, Ceramic ماده محفظه‌ای که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی فراهم می‌کند. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ Ceramic: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، تراشه برگردان آرایش الکترود تراشه. تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر YAG, Silicate, Nitride تراشه آبی را پوشش می‌دهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل کرده و برای تولید نور سفید ترکیب می‌کند. فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر می‌گذارند.
لنز/اپتیک تخت، میکرولنز، TIR ساختار نوری روی سطح کنترل کننده توزیع نور. تعیین کننده زاویه دید و منحنی توزیع نور.

Quality Control & Binning

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
Bin شار نوری Code e.g., 2G, 2H گروه‌بندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. اطمینان از روشنایی یکنواخت در همان دسته.
Voltage Bin Code e.g., 6W, 6X گروه‌بندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تطبیق درایور را تسهیل می‌کند و بازدهی سیستم را بهبود می‌بخشد.
سطل رنگ بیضی 5-گام MacAdam گروه‌بندی شده بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ.
CCT Bin 2700K, 3000K و غیره. گروه‌بندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارد. پاسخگوی نیازهای CCT صحنه‌های مختلف است.

Testing & Certification

اصطلاح Standard/Test توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمون حفظ شار نوری روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده می‌شود.
TM-21 استاندارد تخمین عمر تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80. ارائه پیش‌بینی علمی عمر.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش می‌دهد. مبناي آزمون مورد تأييد صنعت.
RoHS / REACH گواهينامه زيست‌محيطي اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). الزام دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهی بهره‌وری انرژی گواهی بهره‌وری انرژی و عملکرد برای روشنایی. مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامه‌های یارانه‌ای، رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.