EL121N Series Optocoupler Data Sheet - 4-Pin SOP Package - 2.0mm Ultra-Thin - Isolation Voltage 3750Vrms - Current Transfer Ratio 50-400% - Technical Documentation in Hindi

1. उत्पाद अवलोकन

EL121N श्रृंखला सिग्नल अलगाव और संचरण के लिए डिज़ाइन किए गए इन्फ्रारेड ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक वर्ग है। इसका मूल एक गैलियम आर्सेनाइड इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड (IRED) और एक सिलिकॉन NPN फोटोट्रांजिस्टर से ऑप्टिकल रूप से युग्मित होकर बना है, जिसमें सभी घटक एक कॉम्पैक्ट 4-पिन सरफेस माउंट स्मॉल आउटलाइन पैकेज (SOP) के भीतर एकीकृत हैं। इसका प्राथमिक कार्य दो सर्किटों के बीच विद्युत संकेतों को प्रसारित करना है, जबकि उच्च विद्युत अलगाव बनाए रखना है, जिससे शोर, ग्राउंड लूप और वोल्टेज स्पाइक्स को एक तरफ से दूसरी तरफ फैलने से रोका जा सके।

यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ सीमित स्थान में विश्वसनीय अलगाव की आवश्यकता होती है। इसका 2.0mm अल्ट्रा-स्लिम प्रोफ़ाइल इसे आधुनिक उच्च-घनत्व प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) डिज़ाइन के लिए उपयुक्त बनाता है। इस श्रृंखला के पीछे एक प्रमुख डिज़ाइन दर्शन वैश्विक पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों का अनुपालन है, जिसमें हैलोजन-मुक्त, लेड-मुक्त (Pb-free), और RoHS और यूरोपीय संघ के REACH निर्देशों का अनुपालन शामिल है। इसके अतिरिक्त, इसे प्रमुख अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा प्रमाणन प्राप्त हैं, जिनमें UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO और FIMKO शामिल हैं, जो इसकी विश्वसनीयता और वैश्विक वाणिज्यिक एवं औद्योगिक उपकरणों में इसकी उपयुक्तता को रेखांकित करते हैं।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग डिवाइस की तनाव सीमा को परिभाषित करती हैं, जिसके परे स्थायी क्षति हो सकती है। इस सीमा पर या इसके निकट संचालन की कोई गारंटी नहीं है।

• इनपुट साइड (LED एंड):फॉरवर्ड करंट (I_F) रेटिंग 50mA (निरंतर) है। 1 माइक्रोसेकंड के लिए 1A के संक्षिप्त शिखर अग्र धारा की अनुमति है (I_FP), जो पल्स ऑपरेशन से संबंधित है। अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (V_R) 6V है, जो सही ध्रुवता संरक्षण की आवश्यकता पर जोर देता है।
• आउटपुट साइड (ट्रांजिस्टर साइड):कलेक्टर करंट (I_C) की रेटिंग 50mA है। कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (V_CEO) 80V है, जबकि एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज (V_ECO) केवल 7V है, जो फोटोट्रांजिस्टर के ब्रेकडाउन विशेषता की असममितता को उजागर करता है।
• पावर और थर्मल विशेषताएँ:डिवाइस की कुल शक्ति खपत (P_TOT) 200mW है। अलग-अलग डेरेटिंग कारक प्रदान किए गए हैं: इनपुट साइड (LED) के लिए 100°C से अधिक परिवेश तापमान पर 2.9 mW/°C, और आउटपुट साइड (ट्रांजिस्टर) के लिए 70°C से अधिक परिवेश तापमान पर 3.7 mW/°C। यह उच्च तापमान वाले वातावरण में तापीय प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।
• अलगाव और पर्यावरण:अलगाव वोल्टेज (V_ISO) 3750 V_RMS(1 मिनट के लिए परीक्षण), परीक्षण के दौरान पिन 1-2 को एक साथ शॉर्ट करें और पिन 3-4 को एक साथ शॉर्ट करें। ऑपरेटिंग तापमान सीमा -55°C से +110°C है, भंडारण तापमान सीमा -55°C से +125°C है।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ये पैरामीटर सामान्य कार्य स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं (जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, Ta=25°C)।

• इनपुट विशेषताएँ:फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) टेस्ट करंट 20mA पर टाइपिकल वैल्यू 1.2V और मैक्सिमम वैल्यू 1.4V है। यह लो वोल्टेज लो-पावर लॉजिक इंटरफेस सर्किट के लिए फायदेमंद है। रिवर्स लीकेज करंट (I_R) 4V पर अधिकतम 10µA है।
• आउटपुट विशेषताएँ:कलेक्टर-एमिटर डार्क करंट (I_CEO), अर्थात् LED बंद होने पर रिसाव धारा, V_CE=20V पर अधिकतम 100nA। ब्रेकडाउन वोल्टेज (BV_CEO=80V,BV_ECO=7V) ने रेटेड मूल्य की पुष्टि की।
• ट्रांसमिशन विशेषताएँ:यह डिवाइस स्पेसिफिकेशन का मूल है।
  • Current Transfer Ratio (CTR):यह आउटपुट कलेक्टर करंट और इनपुट LED फॉरवर्ड करंट का अनुपात है, जिसे प्रतिशत में व्यक्त किया जाता है। EL121N श्रृंखला प्रदान करती हैGrading/Binning System:
    • EL121N (Standard):In I_F=5mA, V_CE=5V condition, CTR range is 50% to 400%.
    • EL121N B:130% से 260% तक की संकीर्ण रेंज।
    • EL121N C:उच्च प्रदर्शन वाला ग्रेडिंग, जिसकी सीमा 200% से 400% तक है।
    • EL121N BC:विस्तृत सीमा वाला ग्रेडिंग, जो 130% से 400% तक को कवर करता है।
    यह ग्रेडिंग डिजाइनरों को आवश्यक लाभ और स्थिरता के आधार पर उपकरण चुनने की अनुमति देता है, जिससे सर्किट प्रदर्शन और लागत का अनुकूलन होता है।
  • संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)):जब I_F=20mA ड्राइव करें और I_C=1mA लोड पर, टाइपिकल मान 0.1V (अधिकतम 0.2V) है। यह कम मान डिजिटल स्विचिंग एप्लिकेशन के लिए आदर्श है, वोल्टेज हानि को न्यूनतम करता है।
  • आइसोलेशन रेजिस्टेंस (R_IO):न्यूनतम 5 x 10¹⁰Ω, जो अत्यधिक उच्च DC इन्सुलेशन प्रतिरोध को दर्शाता है।
  • स्विचिंग गति:निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत (Vt_r=2V, It_f=2mA, R_CE=100Ω), rise time (_C) typically 6µs (max 18µs), fall time (_L) Typical value is 8µs (maximum 18µs). This defines the device's capability for medium-speed digital signal transmission.

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet references typical optoelectronic characteristic curves. Although the specific graphs are not reproduced in the text, they typically include the following relationships crucial for design:

• CTR और फॉरवर्ड करंट (I_F):CTR स्थिर नहीं है; यह आमतौर पर I के साथ_Fबढ़ने के साथ कम हो जाता है। डिजाइनरों को आवश्यक लाभ प्रदान करने वाले, बिना LED को अत्यधिक ड्राइव किए, एक ऑपरेटिंग पॉइंट चुनने के लिए इस कर्व का संदर्भ लेना चाहिए।
• CTR और परिवेश का तापमान (T_a):ऑप्टोकपलर का CTR एक नकारात्मक तापमान गुणांक रखता है; यह तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है। अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान रेंज में सर्किट की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए यह कर्व महत्वपूर्ण है।
• कलेक्टर करंट और कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (I_C-V_CE):ये आउटपुट विशेषता वक्र फोटोट्रांजिस्टर के संचालन को उसके रैखिक (प्रवर्धन) क्षेत्र और संतृप्ति क्षेत्र में दर्शाते हैं, जो मानक बाइपोलर ट्रांजिस्टर के समान है, लेकिन I_Fको नियंत्रण पैरामीटर के रूप में, बेस करंट के बजाय।
• Forward Voltage aur Forward Current (V_F-I_F):Yeh LED visheshta current seema driver circuit ke design ke liye mahatvapurna hai.

Data sheet mein diya gaya Figure 10 switch samay (t_ont_on, t_off, t_r, t_f) के मानक परीक्षण सर्किट और तरंगरूप परिभाषा, जिसमें प्रतिरोधक लोड (R) का उपयोग किया गया है।_L) और परिभाषित इनपुट पल्स।

4. Mechanical Structure, Packaging and Assembly Information

4.1 Pin Configuration and Package Dimensions

4-पिन SOP पैकेज में स्पष्ट पिन व्यवस्था होती है:

1. इन्फ्रारेड LED का एनोड (A)
2. इन्फ्रारेड LED का कैथोड (K)
3. फोटोट्रांजिस्टर का एमिटर (E)
4. फोटोट्रांजिस्टर का कलेक्टर (C)

पैकेजिंग ड्राइंग सटीक आयाम प्रदान करती है, जिसमें बॉडी आयाम, लीड पिच और कुल ऊंचाई शामिल है, जो 2.0 मिमी के फॉर्म फैक्टर की पुष्टि करती है। यह विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सतह माउंट असेंबली प्रक्रिया के दौरान अनुशंसित पीसीबी पैड लेआउट भी प्रदान करती है।

4.2 सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

डिवाइस का अधिकतम सोल्डरिंग तापमान (T_SOL) 260°C पर 10 सेकंड के लिए रेटेड। इसके अतिरिक्त, IPC/JEDEC J-STD-020D मानक के अनुरूप एक विस्तृत रीफ्लो तापमान प्रोफ़ाइल प्रदान की गई है। इस प्रोफ़ाइल के प्रमुख पैरामीटर में शामिल हैं:

• प्रीहीट:150°C से 200°C तक 60-120 सेकंड के भीतर।
• लिक्विडस लाइन से ऊपर का समय (217°C):60-100 सेकंड।
• पीक तापमान:अधिकतम 260°C.
• शिखर तापमान ±5°C के भीतर समय:अधिकतम 30 सेकंड.
• अधिकतम रिफ्लो चक्र:3 बार।

इस तापमान प्रोफ़ाइल का पालन पैकेज क्रैकिंग, डिलैमिनेशन या आंतरिक चिप और बॉन्डिंग वायर क्षति को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।

5. ऑर्डरिंग, पैकेजिंग और पहचान

5.1 पार्ट नंबर नामकरण नियम

पार्ट नंबर निम्नलिखित प्रारूप का पालन करता है:EL121N(X)(Y)-V

• EL121N:मूल उपकरण मॉडल।
• X:CTR ग्रेड (B, C, BC, या रिक्त मानक ग्रेड दर्शाता है)।
• Y:टेप और रील विकल्प (TA या TB, फीड दिशा भिन्न)।
• -V:वैकल्पिक प्रत्यय, जो VDE प्रमाणन शामिल होने को दर्शाता है।

उदाहरण: EL121NBC-TA, EL121NC-TB-V।

5.2 पैकेजिंग विनिर्देश

उपकरण स्वचालित असेंबली के लिए टेप और रील के रूप में आपूर्ति किए जाते हैं। टेप आयाम (चौड़ाई, पॉकेट आकार, पिच) और रील विनिर्देश विस्तार से प्रदान किए गए हैं। TA और TB विकल्प प्रति रील 3000 उपकरण शामिल करते हैं।

5.3 डिवाइस पहचान

प्रत्येक उपकरण के शीर्ष पर लेजर या स्याही कोड द्वारा अंकित किया गया है:EL 121N RYWWV

• EL:निर्माता कोड।
• 121N:Device model.
• R:CTR ग्रेड कोड (उदाहरण के लिए, B या C)।
• Y:1-अंकीय वर्ष कोड।
• WW:2-अंकीय सप्ताह कोड।
• V:VDE प्रमाणन चिह्न मौजूद है।

यह चिह्न डिवाइस प्रकार का पता लगाने और सत्यापन की अनुमति देता है।

6. एप्लिकेशन नोट्स और डिज़ाइन विचार

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग

EL121N श्रृंखला व्यापक पृथक्करण और इंटरफ़ेस आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है:

• स्विच मोड पावर सप्लाई (SMPS):DC-DC कन्वर्टर्स में फीडबैक आइसोलेशन प्रदान करता है, जो आउटपुट वोल्टेज को विनियमित करते हुए प्राइमरी साइड के साथ सुरक्षा आइसोलेशन बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
• औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली:कम वोल्टेज लॉजिक कंट्रोलर (PLC) और उच्च वोल्टेज/उच्च करंट औद्योगिक एक्चुएटर्स या सेंसर्स के बीच इंटरफेस के रूप में कार्य करता है, ग्राउंड लूप नॉइज़ को रोकने के लिए।
• दूरसंचार उपकरण:मॉडेम, राउटर या लाइन कार्ड इंटरफेस में सिग्नल लाइनों को अलग करना या विद्युत पृथक्करण प्रदान करना।
• सामान्य सर्किट पृथक्करण:किसी भी ऐसे अनुप्रयोग के लिए जहां विभिन्न भू-विभव या प्रतिबाधा वाले परिपथों के बीच संकेत संचरण की आवश्यकता हो।

6.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार

• CTR क्षीणन:ऑप्टोकपलर का CTR समय के साथ क्षीण होता है, विशेष रूप से उच्च LED धारा और उच्च तापमान पर कार्य करने पर। LED धारा उपयोग दर को कम करना और ऐसे उपकरणों का चयन करना जिनका प्रारंभिक CTR न्यूनतम आवश्यकता से काफी अधिक हो, जीवनकाल मार्जिन प्रदान कर सकता है।
• गति और धारा के बीच समझौता:स्विचिंग गति LED ड्राइव धारा में वृद्धि के साथ बढ़ती है, लेकिन इसकी कीमत उच्च शक्ति खपत और संभावित त्वरित उम्र बढ़ने के रूप में चुकानी पड़ती है। परीक्षण स्थितियाँ (विशिष्ट I_F=10mA) एक आधार रेखा प्रदान करती हैं; तेज़ गति के लिए, उच्चतर I की आवश्यकता हो सकती है।_F。
• लोड प्रतिरोध चयन:लोड प्रतिरोध (कलेक्टर पर R_L) का मान स्विचिंग गति और आउटपुट वोल्टेज स्विंग को प्रभावित करता है। छोटा R_Lगति बढ़ा सकता है, लेकिन लाभ और आउटपुट वोल्टेज रेंज कम कर देता है।
• शोर प्रतिरोधकता:डिजिटल अनुप्रयोगों के लिए, पर्याप्त "शोर सहिष्णुता" सुनिश्चित करने के लिए रिसीवर सर्किट को इस तरह डिजाइन करना महत्वपूर्ण है कि फोटोट्रांजिस्टर की चालू और बंद अवस्थाओं के बीच स्पष्ट अंतर किया जा सके।
• अलगाव क्रीपेज दूरी और विद्युत अंतराल:PCB लेआउट डिज़ाइन करते समय, इनपुट और आउटपुट साइड ट्रेस के बीच निर्दिष्ट क्रॉलिंग दूरी और विद्युत अंतराल (3750V द्वारा निर्धारित) बनाए रखें।_RMSरेटेड मान निहित), अलगाव अखंडता बनाए रखने के लिए।

7. तकनीकी तुलना और बाजार स्थिति

फोटोसेंसिटिव ट्रांजिस्टर आउटपुट ऑप्टोकपलर बाजार में, EL121N श्रृंखला कई प्रमुख विशेषताओं के माध्यम से अपनी स्थिति निर्धारित करती है:

• एनकैप्सुलेशन:4-पिन SOP एनकैप्सुलेशन पुराने 4-पिन DIP एनकैप्सुलेशन की तुलना में कम स्थान घेरता है, और अल्ट्रा-स्मॉल 4-पिन एनकैप्सुलेशन की तुलना में हैंडलिंग और सोल्डरिंग में आसान है, जो आकार और निर्माण क्षमता के बीच संतुलन बनाता है।
• CTR ग्रेडिंग:विभिन्न स्पष्ट रूप से परिभाषित CTR ग्रेड (B, C, BC) प्रदान करता है, जो सामान्य उपकरणों में आमतौर पर नहीं मिलने वाली लचीलापन प्रदान करता है और अनुकूलित डिजाइन की अनुमति देता है।
• व्यापक प्रमाणन:एकल उपकरण में UL, cUL, VDE और नॉर्डिक SEMKO/NEMKO/DEMKO/FIMKO प्रमाणन एकीकृत हैं, जो सख्त सुरक्षा आवश्यकताओं वाले वैश्विक बाजारों के लिए उत्पादों के घटक चयन प्रक्रिया को सरल बनाता है।
• प्रदर्शन संतुलन:CTR 400% तक, संतृप्ति वोल्टेज 0.2V से कम, स्विचिंग समय माइक्रोसेकंड स्तर पर, यह सरल स्विचिंग सिग्नल से लेकर PWM फीडबैक तक, व्यापक एनालॉग और डिजिटल अलगाव कार्यों के लिए व्यापक प्रदर्शन प्रदान करता है।

8. सामान्य प्रश्न (FAQ)

8.1 TA और TB टेप-और-रील विकल्पों में क्या अंतर है?

मुख्य अंतर रील केफीड दिशामें है। TA और TB कैरियर टेप पर घटक पॉकेट्स की दिशा भिन्न होती है। डिजाइनरों को अपनी विशिष्ट प्लेसमेंट मशीन के फीडर सिस्टम द्वारा आवश्यक दिशा के अनुसार सही विकल्प निर्दिष्ट करना चाहिए। दोनों में 3000 डिवाइस शामिल हैं।

8.2 B, C और BC तीन CTR ग्रेड के बीच कैसे चयन करें?

सर्किट के लाभ आवश्यकता और स्थिरता आवश्यकता के आधार पर चुनाव करें।

• उपयोग करेंC ग्रेड (200-400%)उन अनुप्रयोगों के लिए जहाँ उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता हो या ड्राइवर सर्किट केवल कम LED करंट प्रदान कर सकता है।
• उपयोग करेंB ग्रेड (130-260%)उन अनुप्रयोगों के लिए जहाँ मध्यम, सख्ती से नियंत्रित लाभ की आवश्यकता हो ताकि सभी उपकरणों का प्रदर्शन पूर्वानुमेय हो।
• उपयोग करेंमानक ग्रेड (50-400%)或BC ग्रेड (130-400%)लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है, जहां सर्किट डिज़ाइन CTR में बड़े बदलावों को सहन कर सकता है, आमतौर पर फीडबैक के उपयोग या सिग्नल स्तर की उच्च आवश्यकताओं के अभाव के माध्यम से।

8.3 Kya is upkaran ka upyog anukrit sanket alagavan ke liye kiya ja sakta hai?

हाँ, लेकिन महत्वपूर्ण सावधानियों के साथ। समर्पित लीनियर ऑप्टोकप्लर (जिसमें फोटोडायोड और ऑप-एम्प शामिल होते हैं) की तुलना में, फोटोट्रांजिस्टर की गैर-रैखिकता, CTR की तापमान निर्भरता और अंतर्निहित डिवाइस-टू-डिवाइस भिन्नताएं इसे उच्च-सटीकता एनालॉग आइसोलेशन के लिए कम उपयुक्त बनाती हैं। कम सटीकता वाले एनालॉग सिग्नल या बाहरी रैखिकीकरण और तापमान मुआवजे वाले सर्किट में, इसका प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है।

8.4 आइसोलेशन वोल्टेज परीक्षण (पिन 1-2 को 3-4 से शॉर्ट करके) का उद्देश्य क्या है?

यह परीक्षण पैकेज के आंतरिक इनपुट (LED) और आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर) भागों के बीच इन्सुलेशन बैरियर की अखंडता को सत्यापित करता है। प्रत्येक पक्ष के पिनों को शॉर्ट करने से यह सुनिश्चित होता है कि परीक्षण वोल्टेज संपूर्ण पृथक्करण सीमा पर लगाया जाता है, जो मोल्डिंग कंपाउंड के माध्यम से या लीड फ्रेम के साथ किसी भी संभावित ब्रेकडाउन पथ की जांच करता है।