Fiche technique de la série ELT302X ELT305X - Photocoupleur pilote de triac à phase aléatoire - Boîtier DIP 4 broches - 400V/600V de tension de crête - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Les séries ELT302X et ELT305X sont des photocoupleurs pilotes de triac à phase aléatoire en boîtier DIP (Dual In-line Package) 4 broches. Ces dispositifs sont conçus pour assurer une isolation électrique et une capacité de pilotage afin de commander des charges AC à l'aide de triacs. Ils sont constitués d'une diode électroluminescente (LED) infrarouge à l'arséniure de gallium (GaAs) couplée optiquement à un phototriac monolithique au silicium à phase aléatoire. Leur fonction principale est d'interfacer des circuits de commande électroniques basse tension (comme des microcontrôleurs) avec des triacs de puissance AC haute tension, permettant ainsi un contrôle sûr des charges résistives et inductives fonctionnant sur des réseaux de 115VAC à 240VAC.

Le principal critère de différenciation au sein de la série est la tension de blocage de crête : la série ELT302X est spécifiée pour 400V, tandis que la série ELT305X est spécifiée pour 600V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner le dispositif approprié en fonction de la tension secteur et de la marge de sécurité requise. Les dispositifs offrent une haute tension d'isolement de 5000 Vrms entre l'entrée et la sortie, ce qui est crucial pour la sécurité des utilisateurs et la fiabilité du système. Ils sont conformes à diverses normes de sécurité internationales, notamment UL, cUL, VDE, et sont conçus pour être sans halogène et conformes à la directive RoHS.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Haute isolation électrique :Une isolation de 5000 Vrms assure une séparation sûre entre les circuits de commande et de puissance.
• Deux tensions nominales :Options de tension de blocage de crête : 400V (ELT302X) et 600V (ELT305X).
• Déclenchement à phase aléatoire :Le phototriac peut être activé à n'importe quel point du cycle de tension AC, offrant une flexibilité pour divers schémas de contrôle.
• Boîtier DIP compact :Le boîtier DIP 4 broches standard est un boîtier traversant largement utilisé, facile à prototyper et à fabriquer.
• Approbations de sécurité internationales :Certifié par UL (E214129), cUL, VDE (40028391), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO et CQC.
• Conformité environnementale :Sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), conforme RoHS et conforme au règlement REACH de l'UE.

1.2 Applications cibles

Ces photocoupleurs conviennent à un large éventail d'applications de commutation et de contrôle AC, notamment :

• Commandes de solénoïdes et de vannes dans les appareils électroménagers et l'équipement industriel.
• Commutateurs de puissance AC statiques et relais statiques (solid-state relays).
• Interface entre microprocesseurs ou circuits logiques et périphériques 115/240VAC.
• Gradateurs pour lampes à incandescence et ballasts d'éclairage.
• Régulations de température dans les chauffages et fours.
• Commandes de moteurs pour ventilateurs, pompes et petits appareils électroménagers.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il n'est pas recommandé de faire fonctionner le dispositif en continu à ces limites.

• Entrée (côté LED) :Le courant direct maximal (I_F) est de 60 mA. La tension inverse maximale (V_R) est de 6 V. La dissipation de puissance (P_D) est de 100 mW à 25°C, avec une déclassement de 3,8 mW/°C au-dessus de 85°C.
• Sortie (côté Triac) :La tension de repos aux bornes (V_DRM) est de 400V pour l'ELT302X et de 600V pour l'ELT305X. Le courant de surcharge répétitif de crête (I_TSM) est de 1 A. La dissipation de puissance (P_C) est de 300 mW à 25°C, avec une déclassement de 7,4 mW/°C au-dessus de 85°C.
• Dispositif total :La dissipation de puissance totale (P_TOT) ne doit pas dépasser 330 mW. La tension d'isolement (V_ISO) est de 5000 Vrms pendant 1 minute. La plage de température de fonctionnement (T_OPR) est de -55°C à +100°C. La température de stockage (T_STG) est de -55°C à +125°C. La température de soudure (T_SOL) est de 260°C pendant 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales à 25°C.

Caractéristiques d'entrée (LED) :

• Tension directe (V_F) : Typiquement 1,18V, maximum 1,5V à I_F= 10 mA.
• Courant de fuite inverse (I_R) : Maximum 10 µA à V_R= 6V.

Caractéristiques de sortie (Phototriac) :

• Courant de blocage de crête (I_DRM) : Maximum 100 nA à la tension V_DRMnominale avec I_F= 0 mA.
• Tension d'état passant de crête (V_TM) : Maximum 2,5V à I_TM= 100 mA crête et au courant de déclenchement nominal de la LED.
• Taux critique de montée de la tension de repos (dv/dt) : Minimum 100 V/µs pour l'ELT302X à la tension V_DRMnominale. Pour l'ELT305X, il est de 1000 V/µs à V_PEAK= 400V. Ce paramètre indique l'immunité du dispositif aux déclenchements intempestifs causés par des transitoires de tension à montée rapide.

Caractéristiques de transfert (Couplage) :

• Courant de déclenchement de la LED (I_FT) : C'est le courant LED minimum requis pour activer de manière fiable le triac de sortie avec une tension de borne principale de 3V. Il est classé en trois niveaux : 15 mA max (ELT3021/3051), 10 mA max (ELT3022/3052) et 5 mA max (ELT3023/3053). Choisir un grade I_FTinférieur réduit le courant de pilotage requis du circuit de commande.
• Courant de maintien (I_H) : Typiquement 250 µA. C'est le courant minimum qui doit continuer à circuler dans le triac pour le maintenir à l'état passant après son déclenchement.

3. Analyse des performances et des applications

3.1 Performance dv/dt et mesure

La fiche technique fournit un circuit de test détaillé et une méthodologie pour mesurer la capacité dv/dt statique. Une impulsion haute tension est appliquée à la sortie via un réseau RC. La résistance (R_TEST) est variée pour modifier le temps de montée de la tension (τ = R*C). La valeur dv/dt à laquelle le dispositif commence à se déclencher involontairement (sans courant LED) est enregistrée. La formule dv/dt = 0,632 * V_PEAK/ τ_RCest utilisée pour le calcul. Une valeur dv/dt plus élevée, comme les 1000 V/µs de l'ELT305X, est avantageuse dans des environnements électriques bruyants ou lors du pilotage de charges fortement inductives, car elle offre une meilleure immunité contre les déclenchements intempestifs causés par des pointes de tension.

3.2 Considérations de conception et recommandations d'application

Lors de la conception avec ces photocoupleurs, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :

• Circuit de pilotage de la LED :Le circuit de commande doit fournir un courant suffisant pour dépasser l'I_FTdu grade de dispositif sélectionné. Une résistance limitant le courant est essentielle. La LED peut être pilotée directement depuis une broche GPIO d'un microcontrôleur pour les grades I_FTinférieurs (par ex. 5mA), mais un transistor de pilotage peut être nécessaire pour les grades supérieurs ou une commutation plus rapide.
• Circuits d'écrêtage (snubber) :Lors de la commutation de charges inductives (moteurs, solénoïdes), il est fortement recommandé d'utiliser un réseau d'écrêtage (généralement un circuit RC) en parallèle du triac principal (et non de la sortie du photocoupleur). Cela supprime les pointes de tension et réduit la contrainte dv/dt sur le triac principal et le photocoupleur, améliorant la fiabilité et réduisant les CEM.
• Dissipation thermique :Assurez-vous que la dissipation de puissance totale (côté LED + côté Triac) ne dépasse pas 330 mW, en tenant compte du déclassement avec la température. Une surface de cuivre de PCB adéquate ou un flux d'air peut être nécessaire dans des ambiances à haute température.
• Résistance de grille pour le triac principal :La sortie du photocoupleur est connectée à la grille d'un triac de plus grande puissance. Une résistance de grille (typiquement 100-1000 Ω) est généralement placée en série pour limiter le courant de grille de crête, amortir les oscillations et améliorer l'immunité au bruit.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions et types de boîtiers

Les dispositifs sont proposés en trois options principales de forme de broches dans le contour DIP 4 broches :

• DIP standard :Boîtier traversant avec un espacement entre rangées de 0,1 pouce (2,54 mm) et une longueur de broche standard.
• Option M (cintrage large) :Boîtier traversant avec les broches cintrées pour un espacement entre rangées de 0,4 pouce (10,16 mm), adapté à des pistes de PCB plus larges ou à des besoins de placement spécifiques.
• Option S1 (montage en surface) :Une forme de broche pour montage en surface à profil bas. Cette option est généralement fournie en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. La fiche technique inclut un plan de pastilles PCB recommandé pour ce type CMS.

Des dessins dimensionnels détaillés pour les trois types sont fournis, incluant la taille du boîtier, l'espacement des broches et la hauteur de dégagement.

4.2 Polarité et configuration des broches

Le brochage est standard pour un photocoupleur DIP 4 broches :

1. Broche 1 : Anode de la LED d'entrée.
2. Broche 2 : Cathode de la LED d'entrée.
3. Broche 3 : Borne principale 1 (MT1) du phototriac de sortie.
4. Broche 4 : Borne principale 2 (MT2) du phototriac de sortie.

Un point ou une encoche sur le boîtier identifie généralement la broche 1. La polarité correcte est cruciale pour le fonctionnement du côté LED. Le triac de sortie est bidirectionnel, donc la polarité est moins critique, mais la pratique courante consiste à connecter MT2 au côté ligne AC et MT1 à la résistance de grille menant à la grille du triac principal.

5. Informations de commande et de fabrication

5.1 Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce suit le format : ELT30[2 ou 5]X Y (Z) - V

• 30[2/5] :302 pour la tension nominale 400V, 305 pour la tension nominale 600V.
• X :Numéro de pièce / grade IFT (1, 2 ou 3 correspondant à un I_FTmax de 15mA, 10mA, 5mA).
• Y :Option de forme de broche : Aucune (DIP standard), M (Cintrage large), S1 (Montage en surface).
• (Z) :Option bande et bobine pour S1 : TU ou TD (orientation de la bobine). Omis pour l'emballage en tube.
• -V :Suffixe optionnel indiquant l'approbation de sécurité VDE.

Exemple :ELT3053S1(TU)-V est un dispositif de tension nominale 600V, avec un I_FTmax de 5mA, en forme de broche pour montage en surface, sur bande et bobine d'orientation TU, avec approbation VDE.

5.2 Spécifications d'emballage

Les pièces DIP standard et Option M sont emballées dans des tubes contenant 100 unités. Les pièces Option S1 pour montage en surface sont disponibles en bande et en bobine, avec 1500 unités par bobine. Les dimensions détaillées de la bande (largeur, espacement des poches, etc.) sont fournies pour la compatibilité avec les équipements de placement automatique.

5.3 Marquage du dispositif

Les dispositifs sont marqués sur le dessus du boîtier. Le marquage comprend : \"EL\" (code fabricant), le numéro du dispositif (par ex. T3053), un code année à 1 chiffre (Y), un code semaine à 2 chiffres (WW) et la lettre \"V\" s'il s'agit de la version approuvée VDE.

6. Guide de comparaison et de sélection

Le principal critère de sélection entre ELT302X et ELT305X est la tension de blocage requise. Pour les applications 120VAC, un dispositif 400V offre souvent une marge suffisante (tension de ligne crête ~170V). Pour les applications 230VAC (crête ~325V) ou dans des environnements avec des surtensions significatives, la tension nominale 600V de la série ELT305X offre une marge de sécurité bien plus grande et est généralement recommandée.

Au sein de chaque série, le choix du grade I_FT(1, 2 ou 3) est un compromis entre la simplicité du circuit de pilotage et le coût. Le grade 3 (5mA) est le plus sensible et le plus facile à piloter directement depuis une logique, mais peut être légèrement plus cher. Le grade 1 (15mA) nécessite plus de courant de pilotage mais peut être choisi pour sa potentielle meilleure immunité au bruit ou son coût inférieur.

Comparés aux photocoupleurs à passage par zéro, ces dispositifs à phase aléatoire offrent l'avantage de pouvoir se déclencher à n'importe quel point du cycle AC. Ceci est essentiel pour des applications comme le gradateur à angle de phase pour lampes à incandescence ou le démarrage progressif de moteurs, où il est nécessaire de contrôler la puissance délivrée à chaque demi-cycle. Le compromis est que la commutation à phase aléatoire peut générer plus d'interférences électromagnétiques (CEM) que la commutation au passage par zéro.