Fiche technique de la série EL3H4-G - Photocoupleur à entrée CA - Boîtier SSOP 4 broches - Isolation 3750 Vrms

1. Vue d'ensemble du produit

La série EL3H4-G est une famille de photocoupleurs à phototransistor à entrée CA conçue pour les applications nécessitant une isolation électrique et une transmission de signaux provenant de sources CA ou de sources CC de polarité inconnue. Le dispositif est logé dans un boîtier miniature à montage en surface SSOP (Small Outline Package) à 4 broches, ce qui le rend adapté aux conceptions de circuits imprimés à espace restreint.

L'élément central est constitué de deux diodes électroluminescentes infrarouges (DEL) connectées en parallèle inverse. Cette configuration permet à l'entrée d'accepter des signaux de courant alternatif (CA), car une diode conduit pendant chaque demi-cycle de la forme d'onde d'entrée. La lumière infrarouge émise est couplée optiquement à un phototransistor au silicium, qui fournit le signal de sortie isolé. L'ensemble est encapsulé dans un composé vert sans halogène.

1.1 Avantages principaux

• Capacité d'entrée CA :La configuration des DEL en parallèle inverse permet une interface directe avec les sources de signaux CA sans nécessiter de circuit de redressement externe.
• Haute tension d'isolation :Offre une isolation de sécurité nominale de 3750 V_effentre les côtés entrée et sortie, cruciale pour protéger les circuits sensibles des transitoires haute tension.
• Facteur de forme compact :Le boîtier SSOP offre un encombrement réduit, idéal pour les assemblages électroniques modernes à haute densité.
• Conformité environnementale :Le dispositif est sans halogène et conforme aux directives environnementales pertinentes telles que RoHS et REACH.
• Approbations de sécurité :Le produit possède les approbations des principales agences de sécurité internationales, notamment UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO et CQC.

1.2 Applications cibles

Ce photocoupleur est conçu pour être utilisé dans diverses applications industrielles et de communication où une isolation fiable et une détection de signaux CA sont requises.

• Surveillance de ligne CA :Détection de la présence ou de l'absence de tension secteur CA dans les alimentations, appareils et équipements industriels.
• Automates programmables (API) :Fourniture de canaux d'entrée numérique isolés pour la détection de signaux CA provenant de capteurs et d'interrupteurs.
• Interface de ligne téléphonique :Isolation des circuits de détection de sonnerie ou de décroché dans les équipements de télécommunication.
• Détection CC de polarité inconnue :Interface avec des signaux CC dont la polarité n'est pas fixe ou connue à l'avance.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées aux conditions de fonctionnement normales.

• Courant direct d'entrée (I_FF) :
• ±50 mA (continu). Le signe ± indique la capacité bidirectionnelle/CA._FMCourant direct de crête (IFP
• ) :_CEO1 A pour une courte durée d'impulsion de 10 µs. Cette valeur nominale est importante pour résister aux courants de surtension brefs.Tension collecteur-émetteur (V
• CE_TOT) :80 V. C'est la tension maximale pouvant être appliquée aux bornes du phototransistor de sortie.
• Dissipation totale de puissance (P_ISOTOT) :_{200 mW. C'est la puissance combinée maximale que le dispositif peut dissiper des côtés entrée et sortie.}Tension d'isolation (V
• ISO_OPR) :3750 V
• eff_SOLpendant 1 minute. Cette tenue diélectrique haute tension est un paramètre de sécurité clé.Température de fonctionnement (T

A

) :_a-55°C à +100°C. La large plage garantit un fonctionnement fiable dans des environnements sévères.

Température de soudure (T

• S_F) :260°C pendant 10 secondes, conforme aux profils typiques de soudure sans plomb par refusion.
• 2.2 Caractéristiques électro-optiques_{Ces paramètres définissent les performances électriques et optiques du dispositif dans des conditions de test spécifiées (typiquement à T}A= 25°C).

2.2.1 Caractéristiques d'entrée

• Tension directe (V_CEOF) :_CETypiquement 1,2 V, avec un maximum de 1,4 V à un courant direct de ±20 mA. Cette faible chute de tension est bénéfique pour les circuits à faible puissance._FCapacité d'entrée (C
• in_CEO) :Typiquement 50 pF, maximum 250 pF. Ce paramètre affecte la réponse en haute fréquence du côté entrée.
• 2.2.2 Caractéristiques de sortie_{Courant d'obscurité collecteur-émetteur (I}CEO) :_FMaximum 100 nA à V_CCE

=20V avec I

F

• =0. C'est le courant de fuite du phototransistor en l'absence de lumière.Tension de claquage collecteur-émetteur (BV_CCEO_F) :
  • Minimum 80 V. Cela garantit que la sortie peut gérer des niveaux de tension logique ou moyenne typiques.Tension de saturation collecteur-émetteur (V_FCE(sat)_CE) :
  • Typiquement 0,1 V, maximum 0,2 V à IF
  • =±20mA et IC
  =1mA. Une faible tension de saturation est souhaitable pour les étages de sortie pilotant des entrées logiques.
• 2.2.3 Caractéristiques de transfertCes paramètres définissent l'efficacité et la qualité du transfert de signal de l'entrée vers la sortie._FTaux de transfert de courant (CTR) :_FC'est le rapport entre le courant de collecteur de sortie (I
• C_IO) et le courant direct d'entrée (IF¹⁰), exprimé en pourcentage. C'est le paramètre clé pour le gain. La série EL3H4-G est proposée en différentes classes CTR :¹¹EL3H4 :
• CTR min. 20 % à max. 300 % à I_IOF= ±1 mA, V
• CE= 5V._rEL3H4A :_fCTR min. 50 % à max. 150 %._CEEL3H4B :_CCTR min. 100 % à max. 300 %._LCette sélection permet aux concepteurs de choisir le gain approprié pour leur application, en équilibrant la sensibilité et la saturation potentielle.

Symétrie du CTR :

Rapport entre le CTR mesuré avec un I

• Fpositif et le CTR mesuré avec un I
• Fnégatif. Spécifié entre 0,5 et 2,0. Une valeur proche de 1,0 indique une bonne symétrie dans la réponse CA des deux DEL d'entrée.
• Résistance d'isolation (RISO

) :

Minimum 5×10

10

• Ω, typique 10_F11Ω à 500V CC. Cette résistance extrêmement élevée est cruciale pour maintenir l'intégrité de l'isolation._FCapacité flottante (C
• F) :
• Typiquement 0,6 pF, maximum 1,0 pF. Cette faible capacité minimise le couplage capacitif à travers la barrière d'isolation, ce qui est important pour rejeter le bruit de mode commun haute fréquence._FTemps de commutation :_FLe temps de montée (tr
• ) et le temps de descente (t_Cf_CE) ont une valeur maximale de 18 µs dans les conditions de test spécifiées (VCC_F=2V, I
• F_L=2mA, RL

=100Ω). Ces temps définissent la vitesse du dispositif et son adéquation à différents signaux de fréquence.

3. Explication du système de classement

La série EL3H4-G utilise un système de classement principalement basé sur le Taux de Transfert de Courant (CTR).

Classe standard (sans suffixe) :

1. Offre la plage CTR la plus large (20-300 %), adaptée aux applications générales où un gain précis n'est pas critique.Classe A (suffixe 'A') :
2. Fournit une plage CTR moyenne plus serrée (50-150 %), offrant des performances plus prévisibles.Classe B (suffixe 'B') :
3. Fournit une plage CTR haute et serrée (100-300 %), idéale pour les applications nécessitant une sensibilité et un gain élevés, comme la détection de signaux faibles.Ce tri permet aux fabricants d'optimiser leurs conceptions pour la cohérence ou de sélectionner des composants pour des exigences de sensibilité spécifiques.
4. 4. Analyse des courbes de performanceLa fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électro-optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ils incluent généralement les éléments suivants, cruciaux pour la conception :

CTR en fonction du courant direct (I

F

) :

Montre comment le taux de transfert change avec le niveau de courant d'entrée. Le CTR diminue souvent à des I

F

très élevés en raison de la baisse d'efficacité de la DEL.

• CTR en fonction de la température :Illustre la dépendance à la température de la sensibilité du dispositif. Le CTR diminue généralement avec l'augmentation de la température.
• Tension directe (V_LF) en fonction du courant direct (I
• F_P) :La courbe caractéristique IV de la diode.
• Courant de collecteur de sortie (IC
• ) en fonction de la tension collecteur-émetteur (V 3.

CE

) :

• Les caractéristiques de sortie du phototransistor pour différents niveaux de lumière d'entrée (I
• F
• ).

Temps de commutation en fonction de la résistance de charge (R

L

) :Montre comment les temps de montée et de descente sont affectés par la résistance de charge choisie sur la sortie.

• Les concepteurs doivent consulter ces courbes pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser des paramètres comme le courant d'entrée et la résistance de charge pour la vitesse et l'amplitude de sortie souhaitées.5. Informations mécaniques et sur le boîtier
• 5.1 Configuration des brochesLe boîtier SSOP à 4 broches a le brochage suivant :
• Broche 1 :Anode d'une DEL / Cathode de l'autre (en raison de la connexion parallèle inverse).
• Broche 2 :Cathode de la première DEL / Anode de la seconde.
• Broche 3 :Émetteur du phototransistor.

Broche 4 :

Collecteur du phototransistor.

Cette configuration signifie que l'entrée CA est appliquée entre les broches 1 et 2, et la sortie est prise aux broches 3 et 4 (typiquement avec la broche 3 comme masse/commun).

5.2 Dimensions du boîtier et implantation PCB

La fiche technique inclut des dessins mécaniques détaillés pour le boîtier SSOP. Les dimensions clés incluent la taille du corps, le pas des broches et la hauteur de dégagement. Un modèle de pastille recommandé pour le montage en surface est également fourni, avec la note qu'il est à titre indicatif et doit être modifié en fonction des processus de fabrication PCB spécifiques et des exigences thermiques. Une conception correcte des pastilles est essentielle pour une soudure fiable et une résistance mécanique.6. Directives de soudure et d'assemblage

• 6.1 Profil de soudure par refusionLe dispositif est compatible avec les processus de soudure par refusion sans plomb. Le profil de température maximale recommandé pour le corps est basé sur IPC/JEDEC J-STD-020D :
• Préchauffage :150°C à 200°C sur 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TL
• =217°C) :60-100 secondes.
• Température de pic (TP
• ) :260°C maximum.

Temps à moins de 5°C du pic :

30 secondes maximum.

Cycles de refusion maximum :_FLe respect de ce profil prévient les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes par fil._F6.2 Précautions_{Éviter d'exposer le dispositif à des températures dépassant les valeurs maximales absolues pendant la manipulation et la soudure.}S'assurer que la barrière d'isolation n'est pas compromise par une contamination (par ex., flux, débris) entre les côtés entrée et sortie du boîtier.

Suivre les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) pendant la manipulation, car les DEL et transistors internes sont sensibles à l'électricité statique.

7. Conditionnement et informations de commande_CC7.1 Règle de numérotation des modèles_LLe numéro de pièce suit le format :

EL3H4(Y)(Z)-VGEL3H4 :_LNuméro de pièce de base._C.

Y :Classe CTR (A, B, ou vide pour standard)._LZ :_rOption bande et bobine (TA, TB, EA, EB, ou vide pour tube). Les bobines TA/TB contiennent 5000 unités ; les bobines EA/EB contiennent 1000 unités. La différence entre les options A et B concerne généralement la largeur de bande ou la direction d'alimentation._fV :_LSuffixe optionnel indiquant que la pièce possède l'approbation VDE.

G :_{Désigne un matériau sans halogène.}Exemple : EL3H4A-TA-VG est une pièce de classe 'A', fournie sur une bobine TA de 5000 unités, avec approbation VDE, et sans halogène.

7.2 Spécifications de conditionnement

Le dispositif peut être fourni en tubes (150 unités) ou en bande et bobine. Des dimensions détaillées de la bande (taille de poche, pas, largeur de bande) sont fournies pour la compatibilité avec les équipements automatiques de prélèvement et placement._{7.3 Marquage du dispositif}Le dessus du boîtier est marqué d'un code :

EL 3H4 RYWWV

EL :

• Code fabricant.3H4 :
• Numéro de dispositif.R :
• Classe CTR (A, B, ou vide).Y :

Code année à 1 chiffre.

WW :

Code semaine à 2 chiffres.

V :

Marque d'approbation VDE (si présente).

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit d'entrée

Pour un fonctionnement CA, une résistance de limitation de courant doit être placée en série avec les broches d'entrée (1 et 2). Sa valeur doit être calculée sur la base de la tension d'entrée de crête et du courant direct souhaité (I

F

), en veillant à ce que I

F

ne dépasse pas la valeur nominale continue de 50 mA. Par exemple, pour piloter l'entrée à partir d'une ligne CA de 120V

eff, la résistance doit limiter le courant de crête (≈170V / R). Considérer la puissance nominale et la tenue en tension de cette résistance.

8.2 Conception du circuit de sortie

1. Le phototransistor de sortie peut être utilisé en configuration émetteur commun (résistance de charge entre VCC_{et le Collecteur, Émetteur à la masse) ou comme interrupteur. La valeur de la résistance de charge (R}L_F) affecte :_{Amplitude de tension de sortie :}Un R

2. Lplus élevé donne une chute de tension plus importante pour un I

3. Cdonné._{Vitesse de commutation :}Un R

L

plus élevé augmente la constante de temps RC, ralentissant les temps de montée et de descente (comme indiqué par les spécifications t

r

/t

favec R

L=100Ω).

Une résistance de rappel (pull-up) est souvent nécessaire pour piloter une entrée logique. S'assurer que la tension de sortie à l'état 'on' (VCE(sat)

) est suffisamment basse pour être reconnue comme un '0' logique.8.3 Assurer une isolation fiable