Fiche technique de relais statique (SSR) type DIP 6 broches Forme A - Sortie 60V à 600V - Courant de charge 50mA à 800mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille une série de relais statiques (SSR) universels dans une configuration DIP (Dual In-line Package) à 6 broches. Ces dispositifs sont des relais unipolaires, à un seul jet (Forme A), ce qui signifie qu'ils fournissent un contact normalement ouvert (NO). Ils sont conçus pour remplacer les relais électromécaniques (EMR) traditionnels dans un large éventail d'applications, offrant une fiabilité supérieure, une durée de vie plus longue et un fonctionnement silencieux grâce à l'absence de pièces mobiles.

La technologie de base implique une LED infrarouge AlGaAs côté entrée, couplée optiquement à un circuit détecteur de sortie haute tension. Ce détecteur est constitué d'un réseau de diodes photovoltaïques et de MOSFETs, permettant le contrôle de charges AC et DC. L'isolation optique fournit une haute tension d'isolement (5000 Vrms) entre le circuit de commande basse tension et le circuit de charge haute tension, améliorant la sécurité du système et l'immunité au bruit.

2. Caractéristiques et avantages clés

• Configuration Normalement Ouverte (Forme A) :Commutation simple, à un seul canal.
• Faible courant de fonctionnement :La LED d'entrée nécessite un courant de commande minimal, la rendant compatible avec les circuits logiques basse consommation et les microcontrôleurs.
• Large plage de tension de sortie :Disponible en modèles avec tensions de tenue de sortie de 60V à 600V (EL606A, EL625A, EL640A, EL660A), répondant à divers niveaux de tension d'application.
• Faible résistance à l'état passant :La sortie à base de MOSFET offre de faibles pertes en conduction, améliorant l'efficacité et réduisant la génération de chaleur.
• Large plage de température de fonctionnement :Fonctionnement fiable de -40°C à +85°C, adapté aux environnements industriels et sévères.
• Haute tension d'isolement :Isolation de 5000 Vrms entre l'entrée et la sortie garantissant la sécurité et protégeant l'électronique de commande sensible.
• Approbations industrielles :Certifié selon les normes UL 1577, UL 508, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO et CQC, assurant la conformité aux exigences internationales de sécurité et de performance.
• Options de boîtier :Disponible en versions standard DIP traversant et en variante à broches pour montage en surface (SMD).

3. Analyse approfondie des spécifications techniques

3.1 Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours rester dans ces limites.

• Entrée (côté LED) :Le courant direct maximal (IF) est de 50 mA, avec un courant direct de crête (IFP) de 1 A en conditions pulsées. La tension inverse (VR) est limitée à 5 V.
• Sortie (côté commutateur) :La tension de claquage (VL) définit la tension maximale que la sortie peut bloquer, allant de 60V (EL606A) à 600V (EL660A). Le courant de charge continu (IL) varie selon le modèle et le type de connexion (A, B, C), de 50 mA à 800 mA. Le courant de charge pulsé (ILPeak) est également spécifié pour les surtensions de courte durée.
• Isolation :Résiste à 5000 Vrms pendant 1 minute entre l'entrée et la sortie.
• Thermique :La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C. La température de stockage s'étend à 125°C. La température maximale de soudure est de 260°C pendant 10 secondes.

3.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent les performances opérationnelles du SSR à 25°C.

• Caractéristiques d'entrée :La tension directe typique (VF) pour la LED est de 1,18V à 10mA. Le courant de fuite inverse (IR) est très faible (<1 µA).
• Caractéristiques de sortie - État bloqué :Le courant de fuite (Ileak) lorsque le SSR est bloqué est spécifié comme un maximum de 1 µA, indiquant une excellente capacité de blocage.
• Caractéristiques de sortie - État passant :Le paramètre clé est la Résistance à l'état passant (Rd(ON)). Celle-ci varie considérablement entre les modèles et les types de connexion :
  • Connexion A :Courant nominal le plus élevé, Rd(ON) la plus élevée (ex. : EL606A : 0,75Ω typ, 2,5Ω max).
  • Connexion B :Caractéristiques équilibrées, Rd(ON) moyenne.
  • Connexion C :Courant nominal plus faible, Rd(ON) la plus faible (ex. : EL606A : 0,2Ω typ, 0,5Ω max).
  Le choix implique un compromis entre le courant de charge maximal et la dissipation de puissance (pertes I²R).
• Capacité de sortie (Cout) :Varie de 30 pF à 85 pF. Une capacité plus faible est bénéfique pour la commutation haute fréquence afin de réduire les pertes.
• Caractéristiques de transfert :Définit le courant d'entrée requis pour activer (IF(on), max 3 mA) et désactiver (IF(off), min 0,4 mA) de manière fiable la sortie. Cela garantit des seuils de commutation clairs.
• Vitesse de commutation :Le temps d'amorçage (Ton) est typiquement compris entre 0,35 ms et 1,3 ms. Le temps de blocage (Toff) est très rapide, typiquement 0,1 ms. Ceux-ci sont plus lents que certains SSR mais suffisants pour de nombreuses applications de contrôle industriel.
• Paramètres d'isolation :La résistance d'isolement (RI-O) est extrêmement élevée (>5×10¹⁰ Ω), et la capacité d'isolement (CI-O) est faible (1,5 pF typ).

4. Courbes de performance et données graphiques

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques (bien que non détaillées dans le texte fourni). Celles-ci illustreraient typiquement :

• Tension directe vs. Courant direct (Vf-If) :Pour la LED d'entrée, montrant son comportement de type diode.
• Résistance à l'état passant vs. Courant de charge (Rd(ON)-IL) :Montrant comment Rd(ON) peut changer avec l'intensité du courant commuté.
• Résistance à l'état passant vs. Température ambiante (Rd(ON)-Ta) :Critique pour la conception thermique, car Rd(ON) augmente typiquement avec la température, entraînant des pertes plus élevées.
• Graphique des caractéristiques de transfert :Représentant l'état de sortie (passant/bloqué) en fonction du courant de la LED d'entrée, définissant visuellement les seuils d'amorçage/blocage et l'hystérésis.

Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs comprennent le comportement du dispositif dans des conditions non standard ou variables au-delà des valeurs typiques à 25°C.

5. Informations mécaniques, de boîtier et d'assemblage

5.1 Configuration des broches et schéma

Le DIP 6 broches a un brochage standard :

• Broche 1 : Anode de la LED (+)
• Broche 2 : Cathode de la LED (-)
• Broches 4, 6 : Drain du MOSFET (bornes de sortie, typiquement interchangeables pour DC)
• Broche 5 : Source du MOSFET (borne de sortie commune)
• Broche 3 : Non connectée (NC) en interne, peut être utilisée pour la stabilité mécanique.

Le schéma interne montre la LED pilotant un réseau photovoltaïque qui génère une tension pour activer l'étage de sortie à MOSFET canal N.

5.2 Dimensions du boîtier et montage

Des dessins mécaniques détaillés sont fournis pour :

• Type DIP standard :Pour montage traversant sur PCB.
• Type Option S1 (Montage en surface bas profil) :Pour assemblage SMD.
• Configuration de pastilles recommandée :Pour la version SMD, assurant une formation correcte des joints de soudure pendant le refusion.

Les dimensions incluent la taille du corps, l'espacement des broches (pas de 2,54 mm typique pour DIP), la longueur des broches et la hauteur de dégagement.

5.3 Marquage du composant

Les composants sont marqués sur le dessus avec un code : préfixe "EL", numéro de pièce (ex. : 660A), un code année à 1 chiffre (Y), un code semaine à 2 chiffres (WW) et un code d'option VDE (V). Cela permet la traçabilité.

5.4 Consignes de soudure et de manipulation

Basé sur les valeurs maximales absolues :

• Soudure par refusion (SMD) :La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à 10 secondes pour éviter les dommages.
• Soudure à la vague/à la main (DIP) :Les pratiques standard s'appliquent, mais la contrainte thermique doit être minimisée.
• Précautions ESD :Bien qu'à base de MOSFET, la sortie est protégée par le pilotage photovoltaïque. La manipulation ESD standard pour les composants sensibles est recommandée.
• Stockage :Stocker dans des conditions sèches et anti-statiques dans la plage de température de -40°C à +125°C.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Système de numérotation des modèles

Le numéro de pièce suit le format :EL6XXA(Y)(Z)-V

• XX :Numéro de pièce définissant la tension/courant de sortie (06, 25, 40, 60).
• Y :Option de forme de broche. 'S1' désigne le montage en surface bas profil. Vide désigne le DIP standard.
• Z :Option de bande et de bobine pour les pièces SMD (TA, TB, TU, TD). Vide pour l'emballage en tube.
• V :Désigne l'option approuvée par la sécurité VDE.

Exemple : EL660AS1(TA)-V est un SSR 600V, 50-80mA en boîtier SMD sur bande et bobine TA, approuvé VDE.

6.2 Spécifications d'emballage

• DIP standard :Emballé en tubes, 65 unités par tube.
• Montage en surface (S1) :Emballé sur bande et bobine, 1000 unités par bobine. Les dimensions détaillées de la bande (taille de poche A, B, trou Do, D1, pas E, F) et les spécifications de la bobine sont fournies pour la configuration des machines de placement automatique.

7. Guide d'application et considérations de conception

7.1 Applications cibles

Ces SSR conviennent à un large éventail d'applications nécessitant une commutation isolée fiable :

• Équipements de télécommunication et centraux téléphoniques :Acheminement de signaux, interfaces de cartes de ligne.
• Équipements de test et de mesure :Commutation d'entrées de capteurs, multiplexage de signaux.
• Automatisation industrielle (FA) et de bureau (OA) :Commande de solénoïdes, petits moteurs, lampes et chauffages.
• Systèmes de contrôle industriel (ICS) :Modules de sortie d'API, interface entre les circuits logiques et de puissance.
• Systèmes de sécurité :Commutation d'alarmes, serrures de porte ou alimentation de caméras.

7.2 Considérations de conception critiques

1. Circuit de commande d'entrée :Utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec la LED. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (ex. : 3,3V, 5V, 12V), du courant LED souhaité (5-10mA typique pour un amorçage garanti) et de la VF de la LED. S'assurer que le circuit de commande peut fournir au moins le IF(on) maximal (3mA) et peut descendre en dessous de IF(off) (0,4mA) pour garantir le blocage.
2. Considérations sur la charge de sortie :
   • Tension nominale :Sélectionner un modèle (EL606A/625A/640A/660A) où la tension de charge maximale (incluant les transitoires) est inférieure à la tension nominale VL du dispositif. La déclassement (ex. : utiliser une pièce 400V pour une ligne 240VAC) est une bonne pratique.
   • Courant nominal :Choisir en fonction du courant de charge continu RMS ou DC. Considérer le compromis du type de connexion (A/B/C). Le courant de charge ne doit pas dépasser le IL spécifié pour la connexion et le modèle choisis dans les conditions de température les plus défavorables.
   • Charges inductives :Lors de la commutation de charges inductives (relais, solénoïdes, moteurs), un circuit d'étouffement (réseau RC) ou une diode de roue libre (pour DC) aux bornes de la charge estessentielpour supprimer les pointes de tension qui peuvent dépasser la tension de claquage du SSR.
   • Courant d'appel :Pour les charges comme les lampes ou les charges capacitives avec une forte surtension à l'amorçage, s'assurer que le courant de crête de surtension est dans les limites du ILPeak nominal. Une thermistance à coefficient de température négatif (CTN) ou un autre limiteur d'appel peut être nécessaire.
3. Gestion thermique :La dissipation de puissance (Pout) dans le SSR est calculée comme I_load² * Rds(on). Au courant maximal et à température élevée, cela peut être significatif. S'assurer que la conception du PCB fournit une surface de cuivre adéquate pour le dissipateur thermique, en particulier pour la version SMD. Ne pas dépasser la température de jonction maximale, qui est liée à la température ambiante (Ta) et à la résistance thermique.
4. Conception du PCB :Maintenir les distances de fuite et de dégagement sur le PCB entre les pistes d'entrée et de sortie conformément aux normes de sécurité (ex. : IEC 61010-1). Garder les pistes de sortie à fort courant courtes et larges.

8. Comparaison technique et guide de sélection

Les quatre modèles de cette série forment une hiérarchie claire basée sur la tension et la capacité en courant :

• EL606A (60V) :Pour applications DC basse tension. Offre le courant continu le plus élevé (jusqu'à 800mA en Connexion C) et la résistance à l'état passant la plus faible.
• EL625A (250V) :Adapté aux applications de tension secteur 120VAC (avec déclassement) ou aux systèmes DC de moyenne gamme. Bon équilibre entre courant (jusqu'à 300mA) et tension.
• EL640A (400V) :Idéal pour les applications de tension secteur 240VAC. Courant nominal jusqu'à 150mA.
• EL660A (600V) :Pour DC haute tension ou lignes AC industrielles exigeantes avec transitoires importants. Courant nominal jusqu'à 80mA.

Comparé aux relais électromécaniques (EMR) :Ces SSR n'ont pas de rebond de contact, une durée de vie beaucoup plus longue (milliards de cycles), un fonctionnement silencieux et une meilleure résistance aux chocs et vibrations. Ils sont généralement plus lents, ont un coût initial plus élevé et ont une résistance à l'état passant non nulle entraînant une dissipation thermique.

Comparé à d'autres SSR :Le couplage photovoltaïque MOSFET fournit une fuite de sortie très faible et une résistance à l'état passant stable. Il est différent des SSR à base de triac utilisés pour la commutation AC, car ces relais à base de MOSFET peuvent commuter du DC.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Ce SSR peut-il commuter des charges AC ?

Yes.La sortie MOSFET est bidirectionnelle à l'état bloqué. Cependant, la diode parasite d'un seul MOSFET la rend unidirectionnelle à l'état passant. Pour une véritable commutation AC, deux MOSFETs sont souvent utilisés dos à dos. La fiche technique indique "permet les connexions de sortie AC/DC et DC uniquement". Le schéma et les diagrammes de connexion (A, B, C) montrent un seul MOSFET. Par conséquent, pour la commutation AC, un circuit externe ou une configuration de connexion spécifique (impliquant probablement les deux broches de drain 4 & 6) est sous-entendu pour bloquer le courant dans les deux sens à l'état passant. Le concepteur doit consulter les diagrammes de connexion détaillés pour mettre en œuvre correctement la commutation AC.

9.2 Quelle est la différence entre les connexions A, B et C ?

Ce sont différentes configurations de câblage interne ou externe du réseau photovoltaïque et du/des MOSFET(s) qui font un compromis entre le courant de charge maximal (IL) et une résistance à l'état passant (Rd(ON)) plus faible.La Connexion Apriorise la capacité en courant élevé.La Connexion Cpriorise la perte en conduction la plus faible possible (Rd(ON) la plus basse).La Connexion Boffre un compromis intermédiaire. Le choix dépend du fait que votre conception est limitée par la gestion du courant ou par la dissipation de puissance/chute de tension.

9.3 Comment calculer la dissipation de puissance et la chaleur générée ?

La puissance dissipée dans le SSR (P_ssr) provient presque entièrement du MOSFET de sortie :P_ssr = I_load² * Rds(on). Utilisez la Rds(on) maximale de la fiche technique à votre température de jonction de fonctionnement prévue pour une estimation conservatrice. Par exemple, un EL606A en Connexion C (Rds(on)_max = 0,5Ω) commutant 500mA DC dissipe P = (0,5)² * 0,5 = 0,125W. Cette chaleur doit être évacuée via les broches et le cuivre du PCB pour maintenir la température de jonction dans les limites.

9.4 Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

Pour le boîtier SMD à des courants plus élevés, oui. Le besoin dépend de la dissipation de puissance calculée, de la résistance thermique jonction-ambiante (RθJA) pour votre conception de PCB et de la température ambiante maximale. Si la température de jonction calculée (Tj = Ta + (P_ssr * RθJA)) approche ou dépasse 85°C, un meilleur dissipateur thermique (plus de cuivre, vias thermiques, dissipateur externe) est nécessaire.

10. Principe de fonctionnement

Le SSR fonctionne sur le principe de l'isolation optique et de la génération de tension photovoltaïque. Lorsqu'un courant traverse la LED infrarouge AlGaAs d'entrée, elle émet de la lumière. Cette lumière est détectée par un réseau de diodes photovoltaïques côté sortie. Ce réseau génère une tension en circuit ouvert suffisante pour saturer complètement la grille du/des MOSFET(s) canal N de l'étage de sortie. Cela active le MOSFET, créant un chemin à faible résistance entre ses bornes de drain et de source, fermant ainsi l'"interrupteur". Lorsque le courant de la LED est supprimé, la tension photovoltaïque s'effondre, la grille du MOSFET se décharge et le dispositif se bloque. Le chemin optique fournit la haute isolation électrique.

11. Contexte et tendances de l'industrie

Les relais statiques continuent de gagner des parts de marché par rapport aux relais électromécaniques dans de nombreuses applications en raison des exigences de fiabilité accrue, de durée de vie plus longue et de miniaturisation. Les tendances qui stimulent le développement des SSR incluent :

• Densité de puissance plus élevée :Développer des SSR avec une Rds(on) plus faible pour gérer plus de courant dans des boîtiers plus petits, réduisant l'encombrement sur carte.
• Intégration :Incorporer des fonctions de protection comme la détection de surintensité, l'arrêt thermique et la rétroaction d'état dans le boîtier SSR.
• Plages de tension plus larges :Les dispositifs pour applications basse tension (ex. : 12V/24V automobile/industriel) et tension secteur sont demandés.
• Matériaux d'isolation améliorés :Améliorer les indices de sécurité et la fiabilité grâce à des composés de moulage avancés et à une construction interne améliorée.

La famille de dispositifs décrite dans cette fiche technique représente une solution mature et bien caractérisée pour les besoins de commutation isolée universelle dans de multiples industries.