دیتاشیت رله حالت جامد نوع 6 پین DIP فرم A - خروجی 60 تا 600 ولت - جریان بار 50 تا 800 میلی‌آمپر

1. مرور کلی محصول

این سند به تشریح یک سری رله‌های حالت جامد (SSR) همه‌کاره در پیکربندی 6 پین DIP می‌پردازد. این قطعات رله‌های تک‌قطب، تک‌مسیره (فرم A) هستند، به این معنی که یک کنتاکت معمولاً باز (NO) ارائه می‌دهند. آن‌ها برای جایگزینی رله‌های الکترومکانیکی سنتی (EMR) در طیف وسیعی از کاربردها طراحی شده‌اند و با حذف قطعات متحرک، قابلیت اطمینان برتر، عمر طولانی‌تر و عملکرد بی‌صدا را ارائه می‌کنند.

فناوری هسته شامل یک LED مادون قرمز AlGaAs در سمت ورودی است که به صورت نوری به یک مدار آشکارساز خروجی ولتاژ بالا کوپل شده است. این آشکارساز از یک آرایه دیود فتوولتائیک و MOSFET تشکیل شده که امکان کنترل بارهای AC و DC را فراهم می‌کند. ایزولاسیون نوری، ولتاژ ایزولاسیون بالایی (5000 ولت RMS) بین مدار کنترل کم‌ولتاژ و مدار بار ولتاژ بالا ایجاد می‌کند که ایمنی سیستم و مصونیت در برابر نویز را افزایش می‌دهد.

2. ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• پیکربندی معمولاً باز (فرم A):سویچینگ ساده و تک‌کاناله.
• جریان کارکرد پایین:LED ورودی به حداقل جریان راه‌اندازی نیاز دارد که آن را با مدارهای منطقی کم‌توان و میکروکنترلرها سازگار می‌کند.
• محدوده ولتاژ خروجی گسترده:در مدل‌هایی با ولتاژ تحمل خروجی از 60 ولت تا 600 ولت (EL606A، EL625A، EL640A، EL660A) موجود است که سطوح ولتاژ مختلف کاربرد را پوشش می‌دهد.
• مقاومت روشنی پایین:خروجی مبتنی بر MOSFET تلفات هدایت پایینی ایجاد می‌کند که راندمان را بهبود بخشیده و تولید حرارت را کاهش می‌دهد.
• محدوده دمای کارکرد گسترده:عملکرد مطمئن از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد، مناسب برای محیط‌های صنعتی و سخت.
• ولتاژ ایزولاسیون بالا:ایزولاسیون 5000 ولت RMS بین ورودی و خروجی، ایمنی را تضمین کرده و الکترونیک کنترل حساس را محافظت می‌کند.
• تأییدیه‌های صنعتی:مطابق با استانداردهای UL 1577، UL 508، VDE، SEMKO، NEMKO، DEMKO، FIMKO و CQC تأیید شده است که انطباق با الزامات ایمنی و عملکرد بین‌المللی را تضمین می‌کند.
• گزینه‌های بسته‌بندی:در انواع استاندارد DIP (سوراخ‌دار) و SMD (نصب سطحی) موجود است.

3. بررسی عمیق مشخصات فنی

3.1 محدودیت‌های مطلق

این‌ها محدودیت‌های تنش هستند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد همیشه باید در این محدودیت‌ها باشد.

• ورودی (سمت LED):حداکثر جریان مستقیم (IF) 50 میلی‌آمپر است و جریان مستقیم پیک (IFP) در شرایط پالسی 1 آمپر است. ولتاژ معکوس (VR) به 5 ولت محدود می‌شود.
• خروجی (سمت سویچ):ولتاژ شکست (VL) حداکثر ولتاژی را که خروجی می‌تواند مسدود کند تعریف می‌کند که از 60 ولت (EL606A) تا 600 ولت (EL660A) متغیر است. جریان بار پیوسته (IL) بسته به مدل و نوع اتصال (A، B، C) از 50 میلی‌آمپر تا 800 میلی‌آمپر متفاوت است. جریان بار پالسی (ILPeak) نیز برای موج‌های کوتاه‌مدت مشخص شده است.
• ایزولاسیون:ولتاژ 5000 ولت RMS را به مدت 1 دقیقه بین ورودی و خروجی تحمل می‌کند.
• حرارتی:محدوده دمای کارکرد 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. دمای ذخیره‌سازی تا 125 درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد. حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه است.

3.2 مشخصات الکترواپتیکال

این پارامترها عملکرد SSR را در دمای 25 درجه سانتی‌گراد تعریف می‌کنند.

• مشخصات ورودی:ولتاژ مستقیم معمول (VF) برای LED در جریان 10 میلی‌آمپر، 1.18 ولت است. جریان نشتی معکوس (IR) بسیار کم است (<1 میکروآمپر).
• مشخصات خروجی - حالت خاموش:جریان نشتی (Ileak) هنگامی که SSR خاموش است حداکثر 1 میکروآمپر مشخص شده که نشان‌دهنده قابلیت مسدودسازی عالی است.
• مشخصات خروجی - حالت روشن:پارامتر کلیدی مقاومت روشنی (Rd(ON)) است. این مقدار به طور قابل توجهی بین مدل‌ها و انواع اتصال متفاوت است:
  • اتصال A:بالاترین رتبه جریان، بالاترین Rd(ON) (مثلاً EL606A: معمولاً 0.75Ω، حداکثر 2.5Ω).
  • اتصال B:رتبه متعادل، Rd(ON) متوسط.
  • اتصال C:رتبه جریان پایین‌تر، کمترین Rd(ON) (مثلاً EL606A: معمولاً 0.2Ω، حداکثر 0.5Ω).
  انتخاب شامل مصالحه بین حداکثر جریان بار و تلفات توان (اتلاف I²R) است.
• خازن خروجی (Cout):از 30 پیکوفاراد تا 85 پیکوفاراد متغیر است. خازن پایین‌تر برای سویچینگ فرکانس بالا به منظور کاهش تلفات مفید است.
• مشخصات انتقال:جریان ورودی مورد نیاز برای روشن کردن مطمئن خروجی (IF(on)، حداکثر 3 میلی‌آمپر) و خاموش کردن آن (IF(off)، حداقل 0.4 میلی‌آمپر) را تعریف می‌کند. این امر آستانه‌های سویچینگ واضحی را تضمین می‌کند.
• سرعت سویچینگ:زمان روشن شدن (Ton) معمولاً بین 0.35 میلی‌ثانیه تا 1.3 میلی‌ثانیه است. زمان خاموش شدن (Toff) بسیار سریع و معمولاً 0.1 میلی‌ثانیه است. این مقادیر از برخی SSRها کندتر است اما برای بسیاری از کاربردهای کنترل صنعتی کافی است.
• پارامترهای ایزولاسیون:مقاومت ایزولاسیون (RI-O) بسیار بالا است (>5×10¹⁰ Ω) و خازن ایزولاسیون (CI-O) پایین است (معمولاً 1.5 پیکوفاراد).

4. منحنی‌های عملکرد و داده‌های گرافیکی

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول است (اگرچه در متن ارائه شده جزئیات آن ذکر نشده). این منحنی‌ها معمولاً موارد زیر را نشان می‌دهند:

• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (Vf-If):برای LED ورودی، که رفتار دیودگونه آن را نشان می‌دهد.
• مقاومت روشنی در مقابل جریان بار (Rd(ON)-IL):نشان می‌دهد که Rd(ON) چگونه با مقدار جریان سویچ شده تغییر می‌کند.
• مقاومت روشنی در مقابل دمای محیط (Rd(ON)-Ta):برای طراحی حرارتی حیاتی است، زیرا Rd(ON) معمولاً با افزایش دما افزایش می‌یابد که منجر به تلفات بیشتر می‌شود.
• نمودار مشخصات انتقال:وضعیت خروجی (روشن/خاموش) را در مقابل جریان LED ورودی ترسیم می‌کند و به صورت بصری آستانه‌های روشن/خاموش شدن و هیسترزیس را تعریف می‌کند.

این منحنی‌ها برای طراحان ضروری است تا رفتار قطعه را در شرایط غیراستاندارد یا متغیر فراتر از مقادیر معمول 25 درجه سانتی‌گراد درک کنند.

5. اطلاعات مکانیکی، بسته‌بندی و مونتاژ

5.1 پیکربندی پایه‌ها و شماتیک

پیکربندی پایه‌های استاندارد 6 پین DIP به شرح زیر است:

• پایه 1: آند LED (+)
• پایه 2: کاتد LED (-)
• پایه‌های 4 و 6: درین MOSFET (ترمینال‌های خروجی، معمولاً برای DC قابل تعویض هستند)
• پایه 5: سورس MOSFET (ترمینال خروجی مشترک)
• پایه 3: داخلاً متصل نیست (NC)، ممکن است برای پایداری مکانیکی استفاده شود.

شماتیک داخلی نشان می‌دهد که LED یک آرایه فتوولتائیک را راه‌اندازی می‌کند که ولتاژی برای روشن کردن مرحله خروجی MOSFET کانال N تولید می‌کند.

5.2 ابعاد بسته‌بندی و نصب

نقشه‌های مکانیکی دقیق برای موارد زیر ارائه شده است:

• نوع استاندارد DIP:برای نصب سوراخ‌دار روی PCB.
• نوع گزینه S1 (نصب سطحی با پروفایل پایین):برای مونتاژ SMD.
• طرح پد توصیه شده:برای نسخه SMD، که تشکیل صحیح اتصال لحیم در حین ریفلو را تضمین می‌کند.

ابعاد شامل اندازه بدنه، فاصله پایه‌ها (معمولاً 2.54 میلی‌متر برای DIP)، طول پایه و ارتفاع ایستاده است.

5.3 نشانه‌گذاری قطعه

قطعات در قسمت بالا با یک کد نشانه‌گذاری می‌شوند: پیشوند "EL"، شماره قطعه (مثلاً 660A)، یک رقم کد سال (Y)، دو رقم کد هفته (WW) و یک کد گزینه VDE (V). این امر امکان ردیابی را فراهم می‌کند.

5.4 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و نگهداری

بر اساس محدودیت‌های مطلق:

• لحیم‌کاری ریفلو (SMD):دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان بالای 260 درجه سانتی‌گراد باید به 10 ثانیه محدود شود تا از آسیب جلوگیری شود.
• لحیم‌کاری موجی/دستی (DIP):روش‌های استاندارد اعمال می‌شود، اما تنش حرارتی باید به حداقل برسد.
• ملاحظات ESD:اگرچه خروجی مبتنی بر MOSFET است، اما توسط درایو فتوولتائیک محافظت می‌شود. رعایت استانداردهای نگهداری ESD برای قطعات حساس توصیه می‌شود.
• ذخیره‌سازی:در شرایط خشک و ضد استاتیک و در محدوده دمایی 40- تا 125+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 سیستم شماره‌گذاری مدل

شماره قطعه از فرمت زیر پیروی می‌کند:EL6XXA(Y)(Z)-V

• XX:شماره قطعه که ولتاژ/جریان خروجی را تعریف می‌کند (06، 25، 40، 60).
• Y:گزینه فرم پایه. 'S1' نشان‌دهنده نصب سطحی با پروفایل پایین است. خالی بودن نشان‌دهنده DIP استاندارد است.
• Z:گزینه نوار و قرقره برای قطعات SMD (TA، TB، TU، TD). خالی بودن نشان‌دهنده بسته‌بندی تیوپی است.
• V:نشان‌دهنده گزینه تأیید شده ایمنی VDE است.

مثال: EL660AS1(TA)-V یک SSR با ولتاژ 600 ولت و جریان 50-80 میلی‌آمپر در بسته‌بندی SMD روی نوار و قرقره TA و تأیید شده VDE است.

6.2 مشخصات بسته‌بندی

• DIP استاندارد:در تیوپ بسته‌بندی می‌شود، 65 قطعه در هر تیوپ.
• نصب سطحی (S1):روی نوار و قرقره بسته‌بندی می‌شود، 1000 قطعه در هر قرقره. ابعاد دقیق نوار (اندازه جیب A، B، سوراخ Do، D1، گام E، F) و مشخصات قرقره برای تنظیم ماشین پیک اند پلیس خودکار ارائه شده است.

7. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 کاربردهای هدف

این SSRها برای طیف گسترده‌ای از کاربردهایی که نیاز به سویچینگ مطمئن و ایزوله دارند مناسب هستند:

• تجهیزات مخابراتی و تلفنی:مسیریابی سیگنال، رابط‌های کارت خط.
• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:سویچینگ ورودی سنسورها، مالتی‌پلکس کردن سیگنال‌ها.
• اتوماسیون کارخانه (FA) و اتوماسیون اداری (OA):کنترل سلونوئیدها، موتورهای کوچک، لامپ‌ها و هیترها.
• سیستم‌های کنترل صنعتی (ICS):ماژول‌های خروجی PLC، رابط بین مدارهای منطقی و قدرت.
• سیستم‌های امنیتی:سویچینگ آلارم‌ها، قفل‌های در یا برق دوربین.

7.2 ملاحظات حیاتی طراحی

1. مدار درایو ورودی:از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (مثلاً 3.3V، 5V، 12V)، جریان LED مورد نظر (معمولاً 5-10 میلی‌آمپر برای روشن شدن تضمینی) و VF LED محاسبه کنید. اطمینان حاصل کنید که مدار درایو می‌تواند حداقل حداکثر IF(on) (3 میلی‌آمپر) را تأمین کند و می‌تواند زیر IF(off) (0.4 میلی‌آمپر) بکشد تا خاموش شدن تضمین شود.
2. ملاحظات بار خروجی:
   • رتبه ولتاژ:مدلی را انتخاب کنید (EL606A/625A/640A/660A) که حداکثر ولتاژ بار (شامل ترانزینت‌ها) کمتر از رتبه VL قطعه باشد. کاهش رتبه (مثلاً استفاده از قطعه 400 ولتی برای خط 240 ولت AC) یک روش خوب است.
   • رتبه جریان:بر اساس جریان بار پیوسته RMS یا DC انتخاب کنید. مصالحه نوع اتصال (A/B/C) را در نظر بگیرید. جریان بار تحت بدترین شرایط دمایی نباید از IL مشخص شده برای اتصال و مدل انتخاب شده تجاوز کند.
   • بارهای القایی:هنگام سویچینگ بارهای القایی (رله‌ها، سلونوئیدها، موتورها)، یک مدار اسنابر (شبکه RC) یا یک دیود فلای‌بک (برای DC) در دو سر بارضروری استتا از سرکوب اسپایک‌های ولتاژی که می‌توانند از ولتاژ شکست SSR فراتر روند اطمینان حاصل شود.
   • جریان هجومی:برای بارهایی مانند لامپ یا بارهای خازنی با موج هجومی روشن شدن بالا، اطمینان حاصل کنید که جریان پیک هجومی در محدوده رتبه ILPeak قرار دارد. ممکن است به یک ترمیستور NTC یا سایر محدودکننده‌های جریان هجومی نیاز باشد.
3. مدیریت حرارتی:تلفات توان (Pout) در SSR به صورت I_load² * Rds(on) محاسبه می‌شود. در حداکثر جریان و دمای بالا، این مقدار می‌تواند قابل توجه باشد. اطمینان حاصل کنید که طرح PCB مساحت کافی مس برای هیت‌سینک فراهم می‌کند، به ویژه برای نسخه SMD. از تجاوز از حداکثر دمای اتصال که به دمای محیط (Ta) و مقاومت حرارتی مرتبط است، خودداری کنید.
4. طرح PCB:فاصله‌های خزش و فاصله هوایی روی PCB بین مسیرهای ورودی و خروجی را مطابق با استانداردهای ایمنی (مانند IEC 61010-1) حفظ کنید. مسیرهای خروجی با جریان بالا را کوتاه و پهن نگه دارید.

8. راهنمای مقایسه و انتخاب فنی

چهار مدل در این سری یک سلسله‌مراتب واضح بر اساس قابلیت ولتاژ و جریان تشکیل می‌دهند:

• EL606A (60 ولت):برای کاربردهای DC کم‌ولتاژ. بالاترین جریان پیوسته (تا 800 میلی‌آمپر در اتصال C) و کمترین مقاومت روشنی را ارائه می‌دهد.
• EL625A (250 ولت):مناسب برای کاربردهای ولتاژ خط 120 ولت AC (با کاهش رتبه) یا سیستم‌های DC با رنج متوسط. تعادل خوبی بین جریان (تا 300 میلی‌آمپر) و ولتاژ.
• EL640A (400 ولت):ایده‌آل برای کاربردهای ولتاژ خط 240 ولت AC. رتبه جریان تا 150 میلی‌آمپر.
• EL660A (600 ولت):برای خطوط DC ولتاژ بالا یا خطوط AC صنعتی با ترانزینت‌های قابل توجه. رتبه جریان تا 80 میلی‌آمپر.

در مقایسه با رله‌های الکترومکانیکی (EMR):این SSRها فاقد نوسان کنتاکت هستند، عمر بسیار طولانی‌تری (میلیاردها چرخه) دارند، عملکرد بی‌صدا و مقاومت بهتری در برابر ضربه و لرزش ارائه می‌دهند. آن‌ها عموماً کندتر هستند، هزینه اولیه بالاتری دارند و دارای مقاومت روشنی غیرصفر هستند که منجر به اتلاف حرارت می‌شود.

در مقایسه با سایر SSRها:کوپلینگ فتوولتائیک MOSFET نشتی خروجی بسیار کم و مقاومت روشنی پایدار ارائه می‌دهد. این با SSRهای مبتنی بر تریاک که برای سویچینگ AC استفاده می‌شوند متفاوت است، زیرا این رله‌های مبتنی بر MOSFET می‌توانند DC را سویچ کنند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 آیا این SSR می‌تواند بارهای AC را سویچ کند؟

Yes.خروجی MOSFET در حالت خاموش دوطرفه است. با این حال، دیود بدنه یک MOSFET منفرد آن را در حالت روشن یک‌طرفه می‌کند. برای سویچینگ واقعی AC، اغلب از دو MOSFET به صورت پشت‌به‌پشت استفاده می‌شود. دیتاشیت بیان می‌کند "اتصالات خروجی AC/DC و فقط DC را فعال می‌کند." شماتیک و نمودارهای اتصال (A، B، C) یک MOSFET منفرد را نشان می‌دهند. بنابراین، برای سویچینگ AC، مدار خارجی یا یک پیکربندی اتصال خاص (احتمالاً شامل هر دو پایه درین 4 و 6) برای مسدود کردن جریان در هر دو جهت در حالت روشن استفاده می‌شود. طراح باید نمودارهای اتصال دقیق را برای پیاده‌سازی صحیح سویچینگ AC بررسی کند.

9.2 تفاوت اتصال A، B و C چیست؟

این‌ها پیکربندی‌های سیم‌کشی داخلی یا خارجی مختلف آرایه فتوولتائیک و MOSFET(ها) هستند که حداکثر جریان بار (IL) را با مقاومت روشنی پایین‌تر (Rd(ON)) مصالحه می‌کنند.اتصال Aاولویت را به قابلیت جریان بالا می‌دهد.اتصال Cاولویت را به کمترین تلفات هدایت ممکن (کمترین Rd(ON)) می‌دهد.اتصال Bیک نقطه میانی ارائه می‌دهد. انتخاب بستگی به این دارد که طراحی شما توسط تحمل جریان یا اتلاف توان/افت ولتاژ محدود شده است.

9.3 چگونه تلفات توان و حرارت تولیدی را محاسبه کنم؟

توان تلف شده در SSR (P_ssr) تقریباً به طور کامل از MOSFET خروجی است:P_ssr = I_load² * Rds(on). برای تخمین محافظه‌کارانه، از حداکثر Rds(on) دیتاشیت در دمای اتصال کارکرد مورد انتظار خود استفاده کنید. به عنوان مثال، یک EL606A در اتصال C (Rds(on)_max = 0.5Ω) که 500 میلی‌آمپر DC را سویچ می‌کند، P = (0.5)² * 0.5 = 0.125 وات تلف می‌کند. این حرارت باید از طریق پایه‌ها و مس PCB دفع شود تا دمای اتصال در محدوده مجاز باقی بماند.

9.4 آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

برای بسته‌بندی SMD در جریان‌های بالاتر، بله. نیاز به آن بستگی به تلفات توان محاسبه شده، مقاومت حرارتی از اتصال به محیط (RθJA) برای طرح PCB شما و حداکثر دمای محیط دارد. اگر دمای اتصال محاسبه شده (Tj = Ta + (P_ssr * RθJA)) به 85 درجه سانتی‌گراد نزدیک یا از آن فراتر رود، هیت‌سینک بهبود یافته (مس بیشتر، وایاهای حرارتی، هیت‌سینک خارجی) ضروری است.

10. اصل عملکرد

SSR بر اساس اصل ایزولاسیون نوری و تولید ولتاژ فتوولتائیک عمل می‌کند. هنگامی که جریانی از LED مادون قرمز AlGaAs ورودی عبور می‌کند، نور ساطع می‌کند. این نور توسط یک آرایه دیود فتوولتائیک در سمت خروجی آشکار می‌شود. این آرایه یک ولتاژ مدار باز تولید می‌کند که برای تقویت کامل گیت MOSFET(های) کانال N در مرحله خروجی کافی است. این امر MOSFET را روشن می‌کند و یک مسیر کم‌مقاومت بین ترمینال‌های درین و سورس آن ایجاد می‌کند، بنابراین "سویچ" را می‌بندد. هنگامی که جریان LED قطع می‌شود، ولتاژ فتوولتائیک از بین می‌رود، گیت MOSFET تخلیه می‌شود و قطعه خاموش می‌شود. مسیر نوری ایزولاسیون الکتریکی بالا را فراهم می‌کند.

11. زمینه و روندهای صنعت

رله‌های حالت جامد به دلیل تقاضا برای قابلیت اطمینان بالاتر، عمر طولانی‌تر و کوچک‌سازی، همچنان در بسیاری از کاربردها سهم بازار خود را نسبت به رله‌های الکترومکانیکی افزایش می‌دهند. روندهایی که توسعه SSR را هدایت می‌کنند شامل موارد زیر است:

• چگالی توان بالاتر:توسعه SSRهایی با Rds(on) پایین‌تر برای تحمل جریان بیشتر در بسته‌بندی‌های کوچک‌تر و کاهش فضای برد.
• یکپارچه‌سازی:ادغام ویژگی‌های محافظتی مانند تشخیص اضافه جریان، خاموش شدن حرارتی و فیدبک وضعیت در بسته‌بندی SSR.
• محدوده ولتاژ گسترده‌تر:قطعاتی برای کاربردهای کم‌ولتاژ (مانند 12V/24V خودرویی/صنعتی) و ولتاژ برق شهر مورد تقاضا هستند.
• مواد ایزولاسیون بهبود یافته:بهبود رتبه‌های ایمنی و قابلیت اطمینان از طریق ترکیبات قالب پیشرفته و ساختار داخلی.

خانواده قطعات توصیف شده در این دیتاشیت، یک راه‌حل بالغ و به خوبی مشخص شده برای نیازهای سویچینگ ایزوله همه‌کاره در صنایع مختلف ارائه می‌دهد.