EL452-G Series 4-Pin SOP High Voltage Photodarlington Optocoupler Datasheet - Package 4.4x7.4x2.0mm - VCEO 350V - CTR 1000% - English Technical Documentation

1. उत्पाद अवलोकन

EL452-G श्रृंखला एक उच्च-वोल्टेज फोटोडार्लिंगटन ऑप्टोकपलर है, जिसे विभिन्न विभवों वाले सर्किटों के बीच विश्वसनीय सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड को एक उच्च-वोल्टेज डार्लिंगटन फोटोट्रांजिस्टर से ऑप्टिकली युग्मित करके एकीकृत करता है। यह डिवाइस एक कॉम्पैक्ट 4-पिन स्मॉल आउटलाइन पैकेज (SOP) में रखा गया है, जिसकी प्रोफाइल मात्र 2.0mm कम है, जो इसे स्थान-सीमित सतह-माउंट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। इसका प्राथमिक कार्य नियंत्रण या डेटा सिग्नल संचारित करते समय विद्युत अलगाव प्रदान करना है, जो संवेदनशील सर्किटरी को उच्च वोल्टेज ट्रांजिएंट और ग्राउंड लूप समस्याओं से बचाता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस घटक के प्रमुख लाभों में इसकी 350V (V_CEO) की उच्च कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज रेटिंग शामिल है, जो मेन्स-संचालित सर्किट या मोटर ड्राइव के साथ इंटरफेसिंग के लिए आवश्यक है। यह मानक परीक्षण स्थितियों में न्यूनतम 1000% के साथ एक बहुत उच्च करंट ट्रांसफर अनुपात (CTR) प्रदान करता है, जो मामूली इनपुट करंट से मजबूत आउटपुट सिग्नल स्तर सुनिश्चित करता है। डिवाइस 3750V के उच्च आइसोलेशन वोल्टेज का दावा करता है_rms इसके इनपुट और आउटपुट पक्षों के बीच, सख्त सुरक्षा मानकों को पूरा करते हुए। यह हैलोजन-मुक्त भी है और RoHS और Pb-मुक्त निर्देशों का अनुपालन करता है। ये विशेषताएं इसे दूरसंचार उपकरणों (टेलीफोन सेट, एक्सचेंज), औद्योगिक अनुक्रम नियंत्रकों, सिस्टम उपकरणों, मापने वाले उपकरणों और विभिन्न वोल्टेज डोमेन में सुरक्षित सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकता वाले किसी भी परिदृश्य में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती हैं।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

यह खंड डिवाइस की पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताओं में परिभाषित विद्युत, प्रकाशीय और तापीय विनिर्देशों की एक विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है।

2.1 Absolute Maximum Ratings

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। इनपुट फॉरवर्ड करंट (I_F) को 60mA निरंतर रेट किया गया है, जिसमें 10µs के लिए 1A का अल्प अवधि शिखर अग्र धारा (I_FM) है। कुल शक्ति क्षय (P_TOT) 170mW से अधिक नहीं होना चाहिए। महत्वपूर्ण आउटपुट पैरामीटर कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (V_CEO) 350V है, जो आउटपुट ट्रांजिस्टर द्वारा अवरुद्ध किया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज है जब इनपुट LED बंद हो। इन्सुलेशन वोल्टेज (V_ISO) of 3750V_rms एक मिनट के लिए आंतरिक इन्सुलेशन बाधा की डाइइलेक्ट्रिक सामर्थ्य निर्दिष्ट करता है। डिवाइस -55°C से +110°C के तापमान सीमा के भीतर संचालित होता है।

2.2 Electro-Optical Characteristics

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएं 25°C पर सामान्य संचालन स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करती हैं।

2.2.1 Input Characteristics (LED Side)

इन्फ्रारेड LED का फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) आम तौर पर 1.2V होता है और 10mA की फॉरवर्ड करंट पर अधिकतम 1.4V तक हो सकता है। यह कम V_F इनपुट साइड पर कम बिजली की खपत में योगदान देता है। रिवर्स लीकेज करंट (I_R) रिवर्स बायस 4V पर अधिकतम 10µA है।

2.2.2 Output Characteristics (Phototransistor Side)

कलेक्टर-एमिटर डार्क करंट (I_CEO), जो एलईडी बंद होने पर रिसाव धारा है, को V पर अधिकतम 100nA पर निर्दिष्ट किया गया है_CE=200V. कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज (BV_CEO) न्यूनतम 350V है, जो उच्च वोल्टेज क्षमता की पुष्टि करता है। कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)) आमतौर पर 1.2V (अधिकतम 1.5V) होता है जब डिवाइस पूरी तरह से चालू होता है (I_F=20mA, I_C=100mA), जो संचालन अवस्था में आउटपुट पर वोल्टेज ड्रॉप को दर्शाता है।

2.2.3 ट्रांसफर विशेषताएँ

The Current Transfer Ratio (CTR) is the most critical parameter, defined as the ratio of output collector current to input forward current, expressed as a percentage. For the EL452-G, the CTR is a minimum of 1000%, typically 2000%, at I_F=1mA and V_CE=2V. This exceptionally high CTR is characteristic of a darlington configuration, which provides high current gain, allowing small input currents to control larger output currents effectively. The switching speed is characterized by rise time (t_r) आमतौर पर 80µs (अधिकतम 250µs) का राइज टाइम (t_f) और आमतौर पर 10µs (अधिकतम 100µs) का फॉल टाइम (t)। डार्लिंगटन संरचना और फोटोट्रांजिस्टर में अंतर्निहित चार्ज स्टोरेज के कारण ये समय अपेक्षाकृत धीमे हैं, जिससे यह उपकरण कम से मध्यम आवृत्ति स्विचिंग और रैखिक एनालॉग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, लेकिन उच्च-गति डिजिटल अलगाव के लिए नहीं। कट-ऑफ आवृत्ति (f_c) आमतौर पर 7kHz होती है। अलगाव प्रतिरोध (R_IO) is a minimum of 5×10¹⁰ Ω, indicating excellent DC isolation.

3. परफॉर्मेंस कर्व विश्लेषण

हालांकि PDF विशिष्ट विद्युत-प्रकाशीय विशेषता वक्रों की उपस्थिति दर्शाता है, लेकिन विशिष्ट ग्राफ़ (जैसे, CTR बनाम फॉरवर्ड करंट, CTR बनाम तापमान, कलेक्टर करंट बनाम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज) पाठ सामग्री में प्रदान नहीं किए गए हैं। एक पूर्ण डेटाशीट में, ये वक्र डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण होते हैं। वे आम तौर पर दिखाते हैं कि तापमान बढ़ने के साथ CTR कैसे कम होता है, उच्च इनपुट धाराओं या कम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज पर आउटपुट करंट कैसे संतृप्त होता है, और LED के लिए फॉरवर्ड वोल्टेज और करंट के बीच संबंध। डिज़ाइनरों को डिवाइस के व्यवहार को पूरे ऑपरेटिंग रेंज में, न कि केवल 25°C के विशिष्ट बिंदु पर समझने के लिए इन ग्राफ़ों से परामर्श करना चाहिए।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

4.1 Package Dimensions and Pin Configuration

यह डिवाइस 4-पिन SOP पैकेज का उपयोग करता है। पैकेज बॉडी के आयाम लंबाई में लगभग 4.4mm और चौड़ाई में 7.4mm हैं, जिसकी ऊंचाई प्रोफ़ाइल 2.0mm है। ऐसे ऑप्टोकपलर के लिए पिन कॉन्फ़िगरेशन मानक है: पिन 1 LED एनोड है, पिन 2 LED कैथोड है, पिन 3 फोटोट्रांजिस्टर एमिटर है, और पिन 4 फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर है। विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सतह माउंटिंग के लिए एक अनुशंसित पैड लेआउट प्रदान किया गया है।

4.2 Device Marking

डिवाइस के शीर्ष सतह पर एक कोड के साथ चिह्नित किया गया है। मार्किंग में "EL" (निर्माता कोड), "452" (पार्ट नंबर), एक अंक का वर्ष कोड, दो अंकों का सप्ताह कोड, और VDE अनुमोदन को दर्शाने के लिए एक वैकल्पिक "V" शामिल है। यह मार्किंग निर्माण तिथि और अनुपालन की ट्रेसबिलिटी की अनुमति देती है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 रीफ्लो सोल्डरिंग शर्तें

डेटाशीट थर्मल क्षति को रोकने के लिए विस्तृत रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल विशिष्टताएँ प्रदान करती है। यह प्रोफाइल IPC/JEDEC J-STD-020D के अनुरूप है। मुख्य पैरामीटर में शामिल हैं: 60-120 सेकंड में 150°C से 200°C तक का प्रीहीट चरण, 260°C से अधिक न होने वाला शिखर बॉडी तापमान (T_p), और लिक्विडस (217°C) से ऊपर 60-100 सेकंड के बीच का समय। डिवाइस अधिकतम तीन रीफ्लो चक्रों को सहन कर सकता है। आंतरिक एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन और वायर बॉन्ड्स की अखंडता बनाए रखने के लिए इस प्रोफाइल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

6.1 ऑर्डरिंग पार्ट नंबर सिस्टम

पार्ट नंबर इस प्रारूप का अनुसरण करता है: EL452(Y)-VG। "Y" स्थिति टेप और रील विकल्प (TA, TB, या ट्यूब पैकेजिंग के लिए कोई नहीं) को दर्शाती है। "V" दर्शाता है कि यूनिट VDE सुरक्षा अनुमोदित है। "G" प्रत्यय इंगित करता है कि उत्पाद हैलोजन-मुक्त है। उदाहरण के लिए, EL452TA-VG TA ओरिएंटेशन टेप और रील पर आपूर्ति किए गए डिवाइस को संदर्भित करता है, जिसमें VDE अनुमोदन है, और हैलोजन-मुक्त है।

6.2 टेप और रील विनिर्देश

यह डिवाइस स्वचालित असेंबली के लिए मानक उभरी हुई वाहक टेप में उपलब्ध है। दो फ़ीड दिशाएँ उपलब्ध हैं: विकल्प TA और विकल्प TB। टेप की चौड़ाई (W) 16.0 मिमी है, पॉकेट पिच (P₀) 4.0 मिमी है, और रील में आमतौर पर 3000 यूनिट होती हैं। फ़ीडर सेटअप के लिए विस्तृत टेप आयाम (A, B, D₀, आदि) प्रदान किए गए हैं।

7. अनुप्रयोग सिफारिशें

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

The EL452-G अपने उच्च V के कारण AC मेन्स नियंत्रण सर्किट (जैसे, सॉलिड-स्टेट रिले) में triacs, thyristors, या MOSFETs को चलाने के लिए उपयुक्त है।_CEOयह माइक्रोकंट्रोलर इंटरफेस में वोल्टेज लेवल शिफ्टिंग, एनालॉग सेंसर सिग्नल के लिए आइसोलेशन प्रदान करने और स्विच-मोड पावर सप्लाई में आइसोलेटेड फीडबैक लूप बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसका उच्च CTR इसे माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से सीधे संचालित करने की अनुमति देता है (एक उपयुक्त करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के साथ) बिना LED के लिए अतिरिक्त ड्राइवर ट्रांजिस्टर की आवश्यकता के।

7.2 Design Considerations and Precautions

इनपुट साइड: LED के साथ हमेशा एक श्रृंखला रोकनेवाला का उपयोग अग्र धारा को एक सुरक्षित मूल्य तक सीमित करने के लिए किया जाना चाहिए, जो आवश्यक CTR और गति के आधार पर आमतौर पर 1mA और 20mA के बीच होता है। LED रिवर्स वोल्टेज के प्रति संवेदनशील है; यदि ड्राइविंग सर्किट रिवर्स बायस लगा सकता है, तो LED के समानांतर एक सुरक्षा डायोड की सिफारिश की जाती है।
आउटपुट साइड: फोटोडार्लिंगटन महत्वपूर्ण धारा (150mA तक) सिंक कर सकता है। आउटपुट वोल्टेज स्विंग सेट करने और शक्ति अपव्यय को सीमित करने के लिए कलेक्टर और सकारात्मक आपूर्ति रेल के बीच एक लोड रोकनेवाला जुड़ा होना चाहिए। डार्लिंगटन विन्यास के कारण, संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)) एकल ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक है, जो स्विचिंग अनुप्रयोगों में आउटपुट वोल्टेज स्विंग को कम करता है। डिजाइनरों को तापमान और जीवनकाल में CTR गिरावट को ध्यान में रखना चाहिए; 20-50% का एक डिजाइन मार्जिन उचित है। अपेक्षाकृत धीमी स्विचिंग गति इसे कुछ किलोहर्ट्ज़ से ऊपर उच्च-आवृत्ति PWM या डेटा संचार में उपयोग से रोकती है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

EL452-G उच्च वोल्टेज (350V), अत्यधिक उच्च CTR (1000% न्यूनतम), और कॉम्पैक्ट SOP पैकेज के संयोजन के माध्यम से बाजार में स्वयं को विशिष्ट बनाता है। मानक फोटोट्रांजिस्टर कपलरों (जिनमें CTR 50-600% तक हो सकता है) की तुलना में, डार्लिंगटन विन्यास बहुत अधिक संवेदनशीलता प्रदान करता है। कुछ अन्य फोटोडार्लिंगटन की तुलना में, इसकी 3750Vrms इन्सुलेशन रेटिंग और कई अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा अनुमोदन (UL, CUL, VDE, SEMKO, आदि) इसे सुरक्षा-महत्वपूर्ण और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक मजबूत विकल्प बनाते हैं। हैलोजन-मुक्त और RoHS अनुपालन आधुनिक पर्यावरणीय नियमों के अनुरूप है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्र: क्या मैं LED को सीधे 5V लॉजिक आउटपुट से चला सकता हूँ?
उ: हाँ, लेकिन आपको श्रृंखला रोकनेवाला (series resistor) की गणना करनी होगी। उदाहरण के लिए, एक सामान्य V_F of 1.2V और वांछित I_F 5V आपूर्ति से 5mA के लिए: R = (5V - 1.2V) / 0.005A = 760Ω। एक मानक 750Ω रोकनेवाला का उपयोग करें।

प्रश्न: अधिकतम स्विचिंग आवृत्ति क्या है?
उत्तर: व्यावहारिक स्विचिंग आवृत्ति वृद्धि और पतन समय द्वारा सीमित है। एक वर्गाकार तरंग के लिए एक रूढ़िवादी अनुमान 1/(t_r+t_f) ≈ 1/(250µs+100µs) ≈ 2.9kHz. विश्वसनीय संचालन के लिए, 1kHz से नीचे की आवृत्तियों के लिए डिज़ाइन करें।

प्रश्न: तापमान प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है?
उत्तर: CTR आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घटता है। डार्क करंट (I_CEO) तापमान के साथ बढ़ता है। LED का फॉरवर्ड वोल्टेज तापमान के साथ घटता है। पूर्ण तापमान सीमा पर स्थिर संचालन के लिए इन प्रभावों पर विचार किया जाना चाहिए।

Q: क्या स्पीड-अप के लिए एक बाहरी बेस कनेक्शन उपलब्ध है?
A: नहीं। यह एक मानक फोटोडार्लिंगटन है जिसमें कोई बाहरी बेस लीड नहीं है। स्विचिंग स्पीड को बाहरी घटकों द्वारा सुधारा नहीं जा सकता।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी

परिदृश्य: 24V DC रिले कॉइल को नियंत्रित करने के लिए 3.3V माइक्रोकंट्रोलर सिग्नल को अलग करना।
कार्यान्वयन: माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन (3.3V) एक 470Ω रेसिस्टर के माध्यम से LED को चलाता है, जिससे I सेट होता है_F ≈ (3.3V - 1.2V)/470Ω ≈ 4.5mA. रिले कॉइल (24V, 50Ω कॉइल ≈ 480mA) एक 24V सप्लाई और EL452-G के कलेक्टर के बीच जुड़ा हुआ है। एमिटर ग्राउंड से जुड़ा है। जब फोटोडार्लिंगटन बंद होता है तो वोल्टेज स्पाइक्स को दबाने के लिए रिले कॉइल के पार एक फ्लाईबैक डायोड लगाया जाना चाहिए। 4.5mA इनपुट पर, CTR एक संतृप्त आउटपुट सुनिश्चित करता है जो रिले करंट को सिंक करने में सक्षम है, V के साथ_CE(sat) एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप पैदा करता है। 350V V_CEO 24V सप्लाई और किसी भी इंडक्टिव स्पाइक के खिलाफ पर्याप्त मार्जिन प्रदान करता है।

11. कार्य सिद्धांत

यह उपकरण प्रकाशीय युग्मन के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब इनपुट इन्फ्रारेड लाइट एमिटिंग डायोड (LED) के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो यह फोटॉन उत्सर्जित करता है। ये फोटॉन एक पारदर्शी इन्सुलेटिंग अंतराल को पार करके आउटपुट डार्लिंगटन फोटोट्रांजिस्टर युगल के बेस क्षेत्र पर आपतित होते हैं। अवशोषित फोटॉन इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं, जो एक बेस करंट बनाते हैं और डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर युगल को चालू कर देते हैं। इससे कलेक्टर से एमिटर की ओर LED करंट (CTR द्वारा परिभाषित) के समानुपाती एक बहुत बड़ी धारा प्रवाहित होने लगती है। मुख्य बात यह है कि संकेत प्रकाश द्वारा प्रेषित होता है, जो इनपुट और आउटपुट सर्किट के बीच पूर्ण गैल्वेनिक पृथक्करण प्रदान करता है, क्योंकि कोई विद्युत संबंध नहीं है—केवल एक इन्सुलेटिंग सामग्री के माध्यम से एक प्रकाशीय पथ है।

12. Industry Trends and Developments

ऑप्टोकपलर बाजार का विकास जारी है। रुझानों में सीएमओएस और आरएफ प्रौद्योगिकी पर आधारित उच्च-गति वाले डिजिटल आइसोलेटर्स का विकास शामिल है, जो पारंपरिक ऑप्टोकपलर्स की तुलना में श्रेष्ठ गति, बिजली की खपत और शोर प्रतिरक्षा प्रदान करते हैं। हालांकि, फोटोडार्लिंगटन और फोटोट्रांजिस्टर ऑप्टोकपलर्स जैसे EL452-G, उन अनुप्रयोगों में मजबूत स्थिति बनाए रखते हैं जिनमें उच्च वोल्टेज क्षमता, उच्च धारा आउटपुट, सरलता, मजबूती और कम-से-मध्यम आवृत्ति वियोजन के लिए लागत-प्रभावशीलता की आवश्यकता होती है। विकसित हो रहे वैश्विक मानकों को पूरा करने के लिए लघुरूपण, उच्च एकीकरण (जैसे, कई चैनलों को संयोजित करना), बेहतर विश्वसनीयता और उन्नत सुरक्षा प्रमाणन के लिए भी निरंतर प्रयास जारी है। EL452-G में देखे गए हैलोजन-मुक्त और पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों की ओर बढ़ना एक मानक उद्योग आवश्यकता है।