6-Pin DIP फोटोडार्लिंगटन फोटोकपलर डेटाशीट - TIL113, 4NXX, H11BX सीरीज़ - 5000Vrms इंसुलेशन - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

TIL113, 4NXX, और H11BX श्रृंखलाएँ फोटोडार्लिंगटन फोटोकपलर (ऑप्टोआइसोलेटर) के परिवार हैं। प्रत्येक डिवाइस में एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) होता है जो एक फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर डिटेक्टर से प्रकाशीय रूप से युग्मित होता है। यह विन्यास उच्च करंट ट्रांसफर रेशियो (CTR) प्रदान करता है, जो उन्हें कम-करंट नियंत्रण संकेतों को उच्च-करंट लोड के साथ इंटरफेस करने के लिए उपयुक्त बनाता है। डिवाइस एक कॉम्पैक्ट 6-पिन ड्यूल इन-लाइन पैकेज (DIP) में संलग्न हैं, जिसमें मानक थ्रू-होल माउंटिंग, चौड़ी लीड स्पेसिंग और सरफेस-माउंट टेक्नोलॉजी (SMD) के विकल्प उपलब्ध हैं। इस श्रृंखला का मुख्य लाभ उच्च विद्युत अलगाव (5000 V_rms) इनपुट और आउटपुट सर्किट के बीच, जो विभिन्न ग्राउंड पोटेंशियल वाली प्रणालियों में सुरक्षा और शोर प्रतिरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।

2. प्रमुख विशेषताएँ और अनुमोदन

यह श्रृंखला मांगलिक अनुप्रयोगों में मजबूत और विश्वसनीय संचालन के लिए कई महत्वपूर्ण विशेषताएं प्रदान करती है। 5000 V का उच्च अलगाव वोल्टेज_rms और 7.62 मिमी से अधिक की क्रीपेज दूरी उच्च वोल्टेज वातावरण में सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करती है। ये उपकरण +110°C तक के विस्तारित कार्यशील तापमान रेंज के लिए रेटेड हैं। इसके अलावा, उत्पाद श्रृंखला प्रमुख अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा और पर्यावरण मानकों का अनुपालन करती है, जिसमें UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, और CQC अनुमोदन शामिल हैं। ये उपकरण EU REACH नियमों का भी अनुपालन करते हैं और RoHS-अनुपालन संस्करणों में उपलब्ध हैं।

3. अनुप्रयोग

ये फोटोकपलर विद्युत अलगाव और सिग्नल युग्मन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। विशिष्ट उपयोगों में शामिल हैं:

• कम-शक्ति लॉजिक सर्किट इंटरफेसिंग और स्तर परिवर्तन।
• सिग्नल अलगाव के लिए दूरसंचार उपकरण।
• पोर्टेबल और बैटरी-संचालित इलेक्ट्रॉनिक्स।
• इंटरफेसिंग और कपलिंग सिस्टम जो विभिन्न विद्युत विभवों और प्रतिबाधाओं पर कार्य करते हैं, जैसे कि औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों, पावर सप्लाई और माप उपकरणों में।

4. पिन कॉन्फ़िगरेशन और स्कीमैटिक

डिवाइस एक मानक 6-पिन DIP कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं। पिनआउट इस प्रकार है:

• पिन 1: इनपुट LED का एनोड।
• पिन 2: इनपुट LED का कैथोड।
• पिन 3: कोई कनेक्शन नहीं (NC)।
• पिन 4: आउटपुट फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का एमिटर।
• पिन 5: आउटपुट फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का कलेक्टर।
• पिन 6: आउटपुट फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का बेस (आमतौर पर खुला छोड़ा जाता है या स्पीड-अप नेटवर्क से जोड़ा जाता है)।

आंतरिक सर्किट आरेख दर्शाता है कि इन्फ्रारेड एलईडी पिन 1 और 2 के बीच जुड़ा है, और फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर पिन 4 (एमिटर), 5 (कलेक्टर), और 6 (बेस) के बीच जुड़ा है।

5. Absolute Maximum Ratings

इन सीमाओं से अधिक तनाव डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकता है। सभी रेटिंग परिवेश के तापमान (T_a) of 25°C unless otherwise noted.

• Input (LED): Forward Current (I_F): 60 mA; Peak Forward Current (I_FP, 1µs pulse): 1 A; Reverse Voltage (V_R): 6 V; Power Dissipation (P_D): 120 mW (derating required above T_a = 100°C at 3.8 mW/°C).
• Output (Transistor): Power Dissipation (P_C): 150 mW (derating required above T_a = 80°C at 6.5 mW/°C); Collector-Emitter Voltage (V_CEO): 55 V; Collector-Base Voltage (V_CBO): 55 V; एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज (V_ECO): 7 V; एमिटर-बेस वोल्टेज (V_EBO): 7 V.
• Device Total: कुल शक्ति अपव्यय (P_TOT): 200 mW; पृथक्करण वोल्टेज (V_ISO): 5000 V_rms (AC for 1 minute, 40-60% RH).
• Temperature: ऑपरेटिंग तापमान (T_OPR): -55°C से +100°C; भंडारण तापमान (T_STG): -55°C से +125°C; सोल्डरिंग तापमान (T_SOL): 260°C (10 सेकंड के लिए).

6. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएँ

ये पैरामीटर सामान्य संचालन स्थितियों, आमतौर पर T_a=25°C पर विद्युत और प्रकाशीय प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

6.1 इनपुट विशेषताएँ (LED)

• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): आम तौर पर 1.2V, अधिकतम 1.5V I_F = 10mA (50mA for H11B3) पर।
• Reverse Current (I_R): Maximum 10 µA at V_R = 6V.
• Input Capacitance (C_in): Typically 50 pF at V=0, f=1MHz.

6.2 आउटपुट विशेषताएँ (Photodarlington)

• Collector-Emitter Dark Current (I_CEO): V_CE = 10V.
• Collector-Emitter Breakdown Voltage (BV_CEO): I पर न्यूनतम 55 V_C=1mA.
• Collector-Base Breakdown Voltage (BV_CBO): I पर न्यूनतम 55 V_C=0.1mA.
• Emitter-Collector Breakdown Voltage (BV_ECO): I पर न्यूनतम 7 V_E=0.1mA.

6.3 स्थानांतरण विशेषताएँ

ये पैरामीटर युग्मन दक्षता और स्विचिंग प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• Current Transfer Ratio (CTR): यह आउटपुट कलेक्टर करंट और इनपुट एलईडी फॉरवर्ड करंट का अनुपात है, जिसे प्रतिशत में व्यक्त किया जाता है। यह पार्ट नंबर के अनुसार भिन्न होता है:
  • 4N32, 4N33, H11B1: CTR ≥ 500% (at I_F=10mA, V_CE=10V या I_F=1mA, V_CE=5V).
  • 4N29, 4N30: CTR ≥ 100%.
  • 4N31, H11B3, H11B255: CTR ≥ 100%.
  • H11B2: CTR ≥ 200%.
  • TIL113: CTR ≥ 300% (at I_F=10mA, V_CE=1V).
• कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)): Maximum 1.0V to 1.2V depending on the series, under specified I_F and I_C conditions.
• Isolation Resistance (R_IO): न्यूनतम 10¹¹ Ω at V_IO=500V DC.
• Input-Output Capacitance (C_IO): Typically 0.8 pF at V_IO=0, f=1MHz.
• स्विचिंग समय: टर्न-ऑन समय (t_on) और बंद होने का समय (t_बंद) विशिष्ट परीक्षण स्थितियों (V के तहत विभिन्न श्रृंखलाओं के लिए निर्दिष्ट किए गए हैं_CC=10V, with specified I_F and load resistor R_L=100Ω). For example, H11Bx series t_on is typically 25µs and t_बंद आमतौर पर 18µs होता है। 4Nxx और TIL113 श्रृंखला में टर्न-ऑन तेज (अधिकतम 5µs) होता है लेकिन टर्न-ऑफ संभावित रूप से धीमा (कुछ वेरिएंट के लिए 100µs तक) हो सकता है।

7. Performance Curves and Switching Characteristics

डेटाशीट में विशिष्ट प्रदर्शन वक्र शामिल होते हैं (हालाँकि प्रदान किए गए पाठ में विस्तृत नहीं)। ये वक्र आमतौर पर CTR और तापमान, फॉरवर्ड करंट, या कलेक्टर करंट के बीच संबंध दर्शाते हैं। गैर-मानक स्थितियों में प्रदर्शन विचलन को समझने के लिए डिजाइनरों के लिए ये आवश्यक हैं। एक स्विचिंग समय परीक्षण सर्किट परिभाषित किया गया है, जो LED को चलाने वाले इनपुट पल्स और कलेक्टर पर परिणामी आउटपुट पल्स को दर्शाता है। राइज टाइम (t_r), फॉल टाइम (t_f), टर्न-ऑन विलंब (t_on), और टर्न-ऑफ विलंब (t_बंद) को संबंधित पल्सों के 10% और 90% बिंदुओं के बीच मापा जाता है।

8. Mechanical and Package Information

विभिन्न असेंबली प्रक्रियाओं के अनुरूप उपकरण कई पैकेज वेरिएंट में पेश किए जाते हैं।

• Standard DIP Type: क्लासिक थ्रू-होल पैकेज।
• Option M Type: एक विस्तृत लीड बेंड की सुविधा प्रदान करता है, जो अधिक क्रीपेज दूरी या आसान मैन्युअल सम्मिलन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए 0.4-इंच (लगभग 10.16mm) लीड स्पेसिंग प्रदान करता है।
• विकल्प एस प्रकार: रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए सरफेस-माउंट लीड फॉर्म।
• विकल्प एस1 प्रकार: एक कम-प्रोफ़ाइल सतह-माउंट लीड फॉर्म वेरिएंट।

प्रत्येक पैकेज प्रकार के लिए विस्तृत आयामित चित्र प्रदान किए गए हैं, जिसमें बॉडी की लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, लीड पिच और लीड आयाम शामिल हैं। पीसीबी असेंबली के दौरान विश्वसनीय सोल्डर जोड़ निर्माण सुनिश्चित करने के लिए सतह-माउंट विकल्पों के लिए एक अनुशंसित पैड लेआउट भी शामिल है।

9. Soldering and Assembly Guidelines

पूर्ण अधिकतम रेटिंग 10 सेकंड के लिए 260°C के सोल्डरिंग तापमान को निर्दिष्ट करती है। यह रीफ्लो या वेव सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई या प्लास्टिक पैकेज को क्षति से बचाने के लिए डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि असेंबली के दौरान थर्मल प्रोफाइल इस सीमा से अधिक न हो। सरफेस-माउंट वेरिएंट के लिए, टॉम्बस्टोनिंग या खराब सोल्डर जोड़ों को रोकने के लिए अनुशंसित पैड लेआउट का पालन करना महत्वपूर्ण है। उपयोग से पहले डिवाइस की अखंडता को बनाए रखने के लिए, भंडारण तापमान रेटिंग (-55°C से +125°C) के अनुसार उचित भंडारण स्थिति बनाए रखी जानी चाहिए।

10. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

The part numbering system is structured to indicate the series, specific part number, lead form option, tape & reel option, and optional safety certification.

पार्ट नंबर प्रारूप: [श्रृंखला][पार्टनंबर][लीडफॉर्म][टेपरील]-[सुरक्षा]

• श्रृंखला: 4NXX, H11BX, या TIL113।
• PartNo: 4NXX के लिए: 29,30,31,32,33. H11BX के लिए: 1,2,3,255.
• लीडफॉर्म (Y): S (SMD), S1 (लो-प्रोफाइल SMD), M (वाइड लीड), या कोई नहीं (स्टैंडर्ड DIP).
• TapeReel (Z): TA, TB (SMD विकल्पों के लिए), या कोई नहीं।
• Safety (V): वैकल्पिक VDE प्रमाणन।

Packing Quantities:

• Standard DIP and M options: 65 units per tube.
• S and S1 options with TA/TB: 1000 units per reel.

11. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार

इन फोटोडार्लिंगटन फोटोकपलर के साथ डिज़ाइन करते समय, कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। उच्च CTR अपेक्षाकृत कम LED करंट के साथ आउटपुट ट्रांजिस्टर को संतृप्ति में चलाने की अनुमति देता है, जो माइक्रोकंट्रोलर के साथ इंटरफेसिंग के लिए फायदेमंद है। हालांकि, फोटोडार्लिंगटन संरचना में स्वाभाविक रूप से फोटोट्रांजिस्टर या फोटो-आईसी कपलर की तुलना में धीमी स्विचिंग गति होती है, जो उन्हें कम-आवृत्ति वाले अनुप्रयोगों (आमतौर पर दसियों kHz रेंज तक, लोड स्थितियों के आधार पर) के लिए अधिक उपयुक्त बनाती है। बेस पिन (पिन 6) का उपयोग कुछ फोटोजनरेटेड बेस करंट को ग्राउंड करने के लिए एक बाहरी रोकनेवाला जोड़ने के लिए किया जा सकता है, जो CTR में कमी की कीमत पर टर्न-ऑफ समय को काफी बेहतर बना सकता है। डिजाइनर को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि आउटपुट ट्रांजिस्टर के वोल्टेज रेटिंग (V_CEO, V_CBO) लोड सर्किट द्वारा पार नहीं किए जाते हैं। इनपुट LED के साथ श्रृंखला में हमेशा एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर की आवश्यकता होती है। इसका मूल्य आपूर्ति वोल्टेज, वांछित I_F, और LED के V_F.

12. तकनीकी तुलना और चयन मार्गदर्शन

इस श्रृंखला में प्राथमिक अंतर करंट ट्रांसफर रेशियो (CTR) है। 4N32/33 और H11B1 जैसे पार्ट्स बहुत उच्च संवेदनशीलता (CTR ≥ 500%) प्रदान करते हैं, जो उन्हें ऐसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है जहां ड्राइविंग सिग्नल बहुत कमजोर होता है। 4N29/30 और H11B2 मध्यम संवेदनशीलता प्रदान करते हैं। 4N31, H11B3, और H11B255 एक मानक 100% CTR प्रदान करते हैं। TIL113 300% पर एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। DIP और SMD पैकेजों के बीच चुनाव विनिर्माण प्रक्रिया पर निर्भर करता है। चौड़ी-लीड (M) विकल्प उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है जिन्हें PCB पर बढ़ी हुई क्रीपेज दूरी की आवश्यकता होती है। सरल फोटोट्रांजिस्टर कपलरों की तुलना में, फोटोडार्लिंगटन बहुत अधिक लाभ प्रदान करते हैं लेकिन धीमे होते हैं। बहुत उच्च-गति वाले डिजिटल आइसोलेशन के लिए, डिजिटल आइसोलेटर या लॉजिक-गेट आउटपुट वाले तेज ऑप्टोकपलर जैसी अन्य तकनीकें अधिक उपयुक्त होंगी।

13. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

Q: एक फोटोडार्लिंगटन का मानक फोटोट्रांजिस्टर पर मुख्य लाभ क्या है?
A: प्राथमिक लाभ बहुत अधिक करंट ट्रांसफर रेशियो (CTR) है, जो अक्सर 10 से 100 गुना तक अधिक होता है। इसका मतलब है कि एक बहुत छोटी इनपुट LED करंट बहुत बड़ी आउटपुट करंट को नियंत्रित कर सकती है, जिससे ड्राइव सर्किटरी सरल हो जाती है।

Q: फोटोडार्लिंगटन के लिए स्विचिंग समय धीमे क्यों होते हैं?
A: डार्लिंगटन जोड़ी विन्यास में एक अतिरिक्त ट्रांजिस्टर चरण होता है, जो चार्ज भंडारण बढ़ाता है और स्विचिंग गति कम करता है, विशेष रूप से टर्न-ऑफ के दौरान।

Q: मैं फोटोडार्लिंगटन का टर्न-ऑफ समय कैसे सुधार सकता हूं?
A: बेस पिन (6) और एमिटर पिन (4) के बीच एक बाहरी रोकनेवाला (आमतौर पर 10kΩ से 100kΩ की सीमा में) जोड़ने से संग्रहित चार्ज को निकालने का मार्ग मिलेगा, जिससे टर्न-ऑफ समय में काफी कमी आएगी।

Q: What does the 5000 V_rms मेरे डिज़ाइन के लिए अलगाव रेटिंग का क्या मतलब है?
A: यह रेटिंग प्रमाणित करती है कि डिवाइस इनपुट और आउटपुट पक्षों के बीच 5000 वोल्ट AC के विभवांतर को एक मिनट तक बिना ब्रेकडाउन के सहन कर सकता है। यह आपकी प्रणाली के लिए सुरक्षा अवरोध को परिभाषित करता है, जो उपयोगकर्ताओं और कम वोल्टेज सर्किटरी को उच्च वोल्टेज दोषों से बचाता है।

Q: क्या मैं इन्हें AC इनपुट सिग्नल के लिए उपयोग कर सकता हूँ?
A: इनपुट एक एलईडी है, जो एक डायोड है। यह केवल एसी सिग्नल के पॉजिटिव हाफ-साइकल के दौरान कंडक्ट करेगा। वास्तविक एसी इनपुट सेंसिंग के लिए, एक ब्रिज रेक्टिफायर या एक समर्पित एसी-इनपुट ऑप्टोकपलर की आवश्यकता होती है।

14. डिज़ाइन और उपयोग के उदाहरण

उदाहरण 1: माइक्रोकंट्रोलर रिले ड्राइवर: एक सामान्य उपयोग 12V या 24V रिले कॉइल से 3.3V या 5V माइक्रोकंट्रोलर को अलग करना है। माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन, एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर (जैसे, 5V सप्लाई और ~10mA I के लिए 220Ω) के माध्यम से, LED साइड को ड्राइव करता है।_F), फोटोडार्लिंगटन के कलेक्टर को रिले कॉइल से जोड़ा जाता है, और एमिटर को ग्राउंड से। रिले कॉइल के पार एक फ्लाईबैक डायोड लगाया जाना चाहिए। उच्च CTR यह सुनिश्चित करता है कि रिले पूरी तरह से सक्रिय हो जाता है, भले ही माइक्रोकंट्रोलर पिन केवल एक मामूली करंट सोर्स कर सके।

उदाहरण 2: मेन्स वोल्टेज जीरो-क्रॉसिंग डिटेक्शन: हालांकि सीधे मेन्स कनेक्शन के लिए नहीं, इन कपलरों का उपयोग स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई के अलग फीडबैक पथ में या एक जीरो-क्रॉसिंग डिटेक्शन सर्किट में किया जा सकता है जहां एक उच्च-वोल्टेज, अलग सिग्नल को कम वोल्टेज लॉजिक सर्किट तक पहुंचाने की आवश्यकता होती है। यहां उच्च आइसोलेशन वोल्टेज महत्वपूर्ण है।

उदाहरण 3: औद्योगिक डिजिटल इनपुट मॉड्यूल: एक PLC इनपुट मॉड्यूल में, ये ऑप्टोकपलर फ़ील्ड सेंसर सिग्नल (जैसे, 24V DC प्रॉक्सिमिटी स्विच) को आंतरिक लॉजिक सर्किट्री से अलग कर सकते हैं, जिससे शोर प्रतिरक्षा मिलती है और केंद्रीय नियंत्रक को फ़ील्ड साइड के वोल्टेज ट्रांजिएंट से सुरक्षा मिलती है।

15. संचालन सिद्धांत

मूलभूत सिद्धांत विद्युत-प्रकाशिक-विद्युत रूपांतरण है। जब एक अग्र धारा (I_F) इनपुट इन्फ्रारेड एलईडी पर लागू किया जाता है, तो यह फोटॉन (प्रकाश) उत्सर्जित करता है। यह प्रकाश पैकेज के भीतर एक पारदर्शी इन्सुलेटिंग गैप के पार यात्रा करता है और आउटपुट सिलिकॉन फोटोडार्लिंगटन ट्रांजिस्टर के बेस क्षेत्र पर पड़ता है। अवशोषित फोटॉन इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं, जो एक फोटोकरंट बनाते हैं जो डार्लिंगटन जोड़ी के पहले ट्रांजिस्टर के लिए बेस करंट के रूप में कार्य करता है। यह छोटा फोटोकरंट दो ट्रांजिस्टर के उच्च लाभ द्वारा प्रवर्धित होता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत बड़ा कलेक्टर करंट (I_C) जो एक बाहरी भार को स्विच कर सकता है। मुख्य बात यह है कि इनपुट और आउटपुट के बीच एकमात्र संबंध प्रकाश की किरण है, जो विद्युत पृथक्करण प्रदान करती है।

16. प्रौद्योगिकी रुझान

फोटोडार्लिंगटन ऑप्टोकपलर एक परिपक्व और सुस्थापित तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। जबकि कई अलगाव अनुप्रयोगों में उनकी सरलता, उच्च लाभ और लागत-प्रभावशीलता के लिए उनका व्यापक रूप से उपयोग जारी है, कई रुझान उल्लेखनीय हैं। स्वचालित असेंबली को सक्षम करने और बोर्ड स्थान कम करने के लिए सतह-माउंट पैकेजों (जैसे एस और एस1 विकल्प) की ओर एक सामान्य उद्योग परिवर्तन है। औद्योगिक संचार में उच्च डेटा दरों की मांग तेज़ तकनीकों जैसे डिजिटल आइसोलेटर (कैपेसिटिव या चुंबकीय युग्मन पर आधारित) और एकीकृत लॉजिक वाले हाई-स्पीड ऑप्टोकपलर के अपनाने को प्रेरित कर रही है। हालांकि, उच्च अलगाव वोल्टेज, मजबूती और कम आवृत्तियों पर उच्च करंट ड्राइव क्षमता को प्राथमिकता देने वाले अनुप्रयोगों के लिए, फोटोडार्लिंगटन कपलर अत्यधिक प्रासंगिक और विश्वसनीय समाधान बने हुए हैं। चल रहे विकास एलईडी और प्लास्टिक एनकैप्सुलेंट सामग्रियों के उच्च-तापमान प्रदर्शन और दीर्घकालिक विश्वसनीयता में सुधार पर केंद्रित हैं।