Scheda Tecnica Relè a Stato Solido (SSR) Tipo DIP 6 Pin Forma A - Uscita 60V-600V - Corrente di Carico 50mA-800mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento descrive in dettaglio una serie di relè a stato solido (SSR) generici in configurazione DIP (Dual In-line Package) a 6 pin. Questi dispositivi sono relè a polo singolo, contatto singolo (Forma A), il che significa che forniscono un contatto normalmente aperto (NO). Sono progettati per sostituire i tradizionali relè elettromeccanici (EMR) in un'ampia gamma di applicazioni, offrendo affidabilità superiore, vita più lunga e funzionamento silenzioso grazie all'assenza di parti in movimento.

La tecnologia centrale coinvolge un LED a infrarossi AlGaAs sul lato di ingresso, accoppiato otticamente a un circuito rivelatore di uscita ad alta tensione. Questo rivelatore è costituito da un array di diodi fotovoltaici e MOSFET, consentendo il controllo di carichi sia AC che DC. L'isolamento ottico fornisce un'elevata tensione di isolamento (5000 Vrms) tra il circuito di controllo a bassa tensione e il circuito di carico ad alta tensione, migliorando la sicurezza del sistema e l'immunità al rumore.

2. Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Configurazione Normalmente Aperta (Forma A):Commutazione semplice, a canale singolo.
• Bassa Corrente di Pilotaggio:Il LED di ingresso richiede una corrente di pilotaggio minima, rendendolo compatibile con circuiti logici a bassa potenza e microcontrollori.
• Ampia Gamma di Tensione di Uscita:Disponibile in modelli con tensioni di tenuta in uscita da 60V a 600V (EL606A, EL625A, EL640A, EL660A), adatti a vari livelli di tensione applicativa.
• Bassa Resistenza di On:L'uscita basata su MOSFET fornisce basse perdite in conduzione, migliorando l'efficienza e riducendo la generazione di calore.
• Ampia Temperatura Operativa:Funzionamento affidabile da -40°C a +85°C, adatto per ambienti industriali e ostili.
• Elevata Tensione di Isolamento:Isolamento di 5000 Vrms tra ingresso e uscita garantisce sicurezza e protegge l'elettronica di controllo sensibile.
• Approvazioni di Settore:Certificato secondo gli standard UL 1577, UL 508, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO e CQC, garantendo la conformità ai requisiti internazionali di sicurezza e prestazioni.
• Opzioni di Package:Disponibile nelle varianti standard DIP forato e SMD (montaggio superficiale).

3. Approfondimento Specifiche Tecniche

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi sono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operazione deve sempre avvenire entro questi limiti.

• Ingresso (Lato LED):La corrente diretta massima (IF) è 50 mA, con una corrente diretta di picco (IFP) di 1 A in condizioni impulsive. La tensione inversa (VR) è limitata a 5 V.
• Uscita (Lato Interruttore):La tensione di breakdown (VL) definisce la massima tensione che l'uscita può bloccare, che va da 60V (EL606A) a 600V (EL660A). La corrente di carico continua (IL) varia per modello e tipo di connessione (A, B, C), da 50 mA a 800 mA. È specificata anche la corrente di carico impulsiva (ILPeak) per sovratensioni di breve durata.
• Isolamento:Resiste a 5000 Vrms per 1 minuto tra ingresso e uscita.
• Termico:L'intervallo di temperatura operativa è -40°C a +85°C. La temperatura di stoccaggio arriva a 125°C. La temperatura massima di saldatura è 260°C per 10 secondi.

3.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni operative dell'SSR a 25°C.

• Caratteristiche di Ingresso:La tensione diretta tipica (VF) per il LED è 1,18V a 10mA. La corrente di dispersione inversa (IR) è molto bassa (<1 µA).
• Caratteristiche di Uscita - Stato Off:La corrente di dispersione (Ileak) quando l'SSR è spento è specificata come massimo 1 µA, indicando un'eccellente capacità di blocco.
• Caratteristiche di Uscita - Stato On:Il parametro chiave è la Resistenza di On (Rd(ON)). Questa varia significativamente tra modelli e tipi di connessione:
  • Connessione A:Corrente nominale più alta, Rd(ON) più alta (es., EL606A: 0,75Ω tip, 2,5Ω max).
  • Connessione B:Valore nominale bilanciato, Rd(ON) media.
  • Connessione C:Corrente nominale inferiore, Rd(ON) più bassa (es., EL606A: 0,2Ω tip, 0,5Ω max).
  La scelta comporta un compromesso tra corrente di carico massima e dissipazione di potenza (perdita I²R).
• Capacità di Uscita (Cout):Varia da 30 pF a 85 pF. Una capacità inferiore è vantaggiosa per la commutazione ad alta frequenza per ridurre le perdite.
• Caratteristiche di Trasferimento:Definisce la corrente di ingresso richiesta per accendere (IF(on), max 3 mA) e spegnere (IF(off), min 0,4 mA) in modo affidabile l'uscita. Ciò garantisce soglie di commutazione chiare.
• Velocità di Commutazione:Il tempo di accensione (Ton) è tipicamente tra 0,35 ms e 1,3 ms. Il tempo di spegnimento (Toff) è molto veloce, tipicamente 0,1 ms. Questi valori sono più lenti di alcuni SSR ma sufficienti per molte applicazioni di controllo industriale.
• Parametri di Isolamento:La resistenza di isolamento (RI-O) è estremamente alta (>5×10¹⁰ Ω) e la capacità di isolamento (CI-O) è bassa (1,5 pF tip).

4. Curve di Prestazione e Dati Grafici

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche (sebbene non dettagliate nel testo fornito). Queste tipicamente illustrano:

• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Vf-If):Per il LED di ingresso, mostrando il suo comportamento di tipo diodo.
• Resistenza di On vs. Corrente di Carico (Rd(ON)-IL):Mostra come Rd(ON) può cambiare con l'entità della corrente commutata.
• Resistenza di On vs. Temperatura Ambiente (Rd(ON)-Ta):Critico per il progetto termico, poiché Rd(ON) tipicamente aumenta con la temperatura, portando a perdite maggiori.
• Grafico delle Caratteristiche di Trasferimento:Traccia lo stato di uscita (on/off) rispetto alla corrente del LED di ingresso, definendo visivamente le soglie di accensione/spegnimento e l'isteresi.

Queste curve sono essenziali affinché i progettisti comprendano il comportamento del dispositivo in condizioni non standard o variabili oltre i valori tipici a 25°C.

5. Informazioni Meccaniche, Package e Montaggio

5.1 Configurazione Pin e Schema

Il DIP a 6 pin ha un pinout standard:

• Pin 1: Anodo LED (+)
• Pin 2: Catodo LED (-)
• Pin 4, 6: Drain MOSFET (Terminali di uscita, tipicamente intercambiabili per DC)
• Pin 5: Source MOSFET (Terminale di uscita comune)
• Pin 3: Non connesso (NC) internamente, può essere usato per stabilità meccanica.

Lo schema interno mostra il LED che pilota un array fotovoltaico che genera una tensione per accendere lo stadio di uscita a MOSFET a canale N.

5.2 Dimensioni del Package e Montaggio

Vengono forniti disegni meccanici dettagliati per:

• Tipo DIP Standard:Per montaggio su PCB forato.
• Tipo Opzione S1 (Montaggio Superficiale Basso Profilo):Per assemblaggio SMD.
• Layout Pad Raccomandato:Per la versione SMD, garantendo una corretta formazione del giunto di saldatura durante il reflow.

Le dimensioni includono la dimensione del corpo, la spaziatura dei pin (passo tipico 2,54mm per DIP), la lunghezza dei terminali e l'altezza di distacco.

5.3 Marcatura del Dispositivo

I dispositivi sono marcati sulla parte superiore con un codice: prefisso "EL", numero di parte (es., 660A), un codice anno a 1 cifra (Y), un codice settimana a 2 cifre (WW) e un codice opzione VDE (V). Ciò consente la tracciabilità.

5.4 Linee Guida per Saldatura e Manipolazione

Basato sui Valori Massimi Assoluti:

• Saldatura a Riflusso (SMD):La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a 10 secondi per prevenire danni.
• Saldatura ad Onda/Manuale (DIP):Si applicano le pratiche standard, ma lo stress termico dovrebbe essere minimizzato.
• Precauzioni ESD:Sebbene basato su MOSFET, l'uscita è protetta dal pilotaggio fotovoltaico. Si raccomanda la manipolazione ESD standard per componenti sensibili.
• Stoccaggio:Conservare in condizioni asciutte e antistatiche nell'intervallo di temperatura da -40°C a +125°C.

6. Informazioni su Imballo e Ordine

6.1 Sistema di Numerazione Modelli

Il numero di parte segue il formato:EL6XXA(Y)(Z)-V

• XX:Numero di parte che definisce tensione/corrente di uscita (06, 25, 40, 60).
• Y:Opzione forma terminale. 'S1' indica montaggio superficiale basso profilo. Vuoto indica DIP standard.
• Z:Opzione nastro e bobina per parti SMD (TA, TB, TU, TD). Vuoto per imballo in tubo.
• V:Indica l'opzione approvata per sicurezza VDE.

Esempio: EL660AS1(TA)-V è un SSR da 600V, 50-80mA in package SMD su nastro e bobina TA, approvato VDE.

6.2 Specifiche di Imballaggio

• DIP Standard:Imballato in tubi, 65 unità per tubo.
• Montaggio Superficiale (S1):Imballato su nastro e bobina, 1000 unità per bobina. Vengono fornite le dimensioni dettagliate del nastro (dimensione tasca A, B, foro Do, D1, passo E, F) e le specifiche della bobina per la configurazione della macchina pick-and-place automatizzata.

7. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Applicazioni Target

Questi SSR sono adatti a un ampio spettro di applicazioni che richiedono commutazione isolata affidabile:

• Apparecchiature di Telecomunicazione e Centrali:Instradamento segnali, interfacce schede di linea.
• Apparecchiature di Test e Misura:Commutazione ingressi sensori, multiplexing segnali.
• Automazione di Fabbrica (FA) e Automazione d'Ufficio (OA):Controllo solenoidi, piccoli motori, lampade e riscaldatori.
• Sistemi di Controllo Industriale (ICS):Moduli di uscita PLC, interfaccia tra circuiti logici e di potenza.
• Sistemi di Sicurezza:Commutazione allarmi, serrature elettriche o alimentazione telecamere.

7.2 Considerazioni Critiche di Progetto

1. Circuito di Pilotaggio Ingresso:Utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (es., 3,3V, 5V, 12V), alla corrente LED desiderata (5-10mA tipici per accensione garantita) e alla VF del LED. Assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire almeno la IF(on) massima (3mA) e possa scendere sotto IF(off) (0,4mA) per garantire lo spegnimento.
2. Considerazioni sul Carico di Uscita:
   • Tensione Nominale:Selezionare un modello (EL606A/625A/640A/660A) in cui la tensione di carico massima (incluse le transitorie) sia inferiore alla tensione nominale VL del dispositivo. Il derating (es., usare un componente da 400V per una linea 240VAC) è una buona pratica.
   • Corrente Nominale:Scegliere in base alla corrente di carico continua RMS o DC. Considerare il compromesso del tipo di connessione (A/B/C). La corrente di carico non deve superare la IL specificata per la connessione e il modello scelti nelle condizioni di temperatura peggiori.
   • Carichi Induttivi:Quando si commutano carichi induttivi (relè, solenoidi, motori), un circuito smorzatore (rete RC) o un diodo di ricircolo (per DC) attraverso il carico èessenzialeper sopprimere i picchi di tensione che possono superare la tensione di breakdown dell'SSR.
   • Corrente di Spunto:Per carichi come lampade o carichi capacitivi con elevato spunto all'accensione, assicurarsi che la corrente di picco di spunto rientri nella specifica ILPeak. Potrebbe essere necessario un termistore NTC (coefficiente di temperatura negativo) o un altro limitatore di spunto.
3. Gestione Termica:La dissipazione di potenza (Pout) nell'SSR è calcolata come I_carico² * Rds(on). A corrente massima e temperatura elevata, questo può essere significativo. Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'adeguata area di rame per lo smaltimento termico, specialmente per la versione SMD. Non superare la massima temperatura di giunzione, che è legata alla temperatura ambiente (Ta) e alla resistenza termica.
4. Layout PCB:Mantenere le distanze di isolamento superficiale e in aria sul PCB tra le tracce di ingresso e uscita secondo gli standard di sicurezza (es., IEC 61010-1). Mantenere le tracce di uscita ad alta corrente corte e larghe.

8. Guida al Confronto Tecnico e alla Selezione

I quattro modelli di questa serie formano una chiara gerarchia basata su tensione e capacità di corrente:

• EL606A (60V):Per applicazioni DC a bassa tensione. Offre la corrente continua più alta (fino a 800mA in Connessione C) e la resistenza di on più bassa.
• EL625A (250V):Adatto per applicazioni a tensione di linea 120VAC (con derating) o sistemi DC di media gamma. Buon equilibrio tra corrente (fino a 300mA) e tensione.
• EL640A (400V):Ideale per applicazioni a tensione di linea 240VAC. Corrente nominale fino a 150mA.
• EL660A (600V):Per linee DC ad alta tensione o linee AC industriali impegnative con transitorie significative. Corrente nominale fino a 80mA.

Confronto con Relè Elettromeccanici (EMR):Questi SSR non presentano rimbalzo dei contatti, hanno una vita molto più lunga (miliardi di cicli), funzionano in silenzio e hanno una migliore resistenza a urti e vibrazioni. Sono generalmente più lenti, hanno un costo iniziale più alto e hanno una resistenza di on non nulla che porta a dissipazione termica.

Confronto con altri SSR:L'accoppiamento fotovoltaico MOSFET fornisce una dispersione di uscita molto bassa e una resistenza di on stabile. È diverso dagli SSR basati su triac usati per la commutazione AC, poiché questi relè basati su MOSFET possono commutare DC.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Questo SSR può commutare carichi AC?

Yes.L'uscita MOSFET è bidirezionale quando spenta. Tuttavia, il diodo di corpo di un singolo MOSFET la rende unidirezionale quando accesa. Per una vera commutazione AC, spesso si usano due MOSFET back-to-back. La scheda tecnica afferma "abilita connessioni di uscita AC/DC e solo DC". Lo schema e i diagrammi di connessione (A, B, C) mostrano un singolo MOSFET. Pertanto, per la commutazione AC, si presuppone che sia necessario un circuito esterno o una configurazione di connessione specifica (probabilmente che coinvolge entrambi i pin di drain 4 e 6) per bloccare la corrente in entrambe le direzioni quando acceso. Il progettista deve consultare i diagrammi di connessione dettagliati per implementare correttamente la commutazione AC.

9.2 Qual è la differenza tra Connessione A, B e C?

Queste sono diverse configurazioni di cablaggio interno o esterno dell'array fotovoltaico e dei MOSFET che scambiano la corrente di carico massima (IL) per una resistenza di on più bassa (Rd(ON)).Connessione Aprivilegia l'elevata capacità di corrente.Connessione Cprivilegia la più bassa perdita di conduzione possibile (Rd(ON) più bassa).Connessione Boffre un compromesso intermedio. La scelta dipende dal fatto che il vostro progetto sia limitato dalla gestione della corrente o dalla dissipazione di potenza/caduta di tensione.

9.3 Come calcolo la dissipazione di potenza e il calore generato?

La potenza dissipata nell'SSR (P_ssr) proviene quasi interamente dal MOSFET di uscita:P_ssr = I_carico² * Rds(on). Utilizzare la Rds(on) massima dalla scheda tecnica alla temperatura di giunzione operativa prevista per una stima conservativa. Ad esempio, un EL606A in Connessione C (Rds(on)_max = 0,5Ω) che commuta 500mA DC dissipa P = (0,5)² * 0,5 = 0,125W. Questo calore deve essere condotto via attraverso i pin e il rame del PCB per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.

9.4 È necessario un dissipatore termico?

Per il package SMD a correnti più elevate, sì. La necessità dipende dalla dissipazione di potenza calcolata, dalla resistenza termica giunzione-ambiente (RθJA) per il vostro layout PCB e dalla massima temperatura ambiente. Se la temperatura di giunzione calcolata (Tj = Ta + (P_ssr * RθJA)) si avvicina o supera gli 85°C, è necessario un migliore smaltimento termico (più rame, via termiche, dissipatore esterno).

10. Principio di Funzionamento

L'SSR opera sul principio dell'isolamento ottico e della generazione di tensione fotovoltaica. Quando una corrente scorre attraverso il LED a infrarossi AlGaAs di ingresso, esso emette luce. Questa luce viene rilevata da un array di diodi fotovoltaici sul lato di uscita. Questo array genera una tensione a circuito aperto sufficiente a polarizzare completamente il gate del/i MOSFET a canale N nello stadio di uscita. Ciò accende il MOSFET, creando un percorso a bassa resistenza tra i suoi terminali drain e source, chiudendo così l'"interruttore". Quando la corrente del LED viene rimossa, la tensione fotovoltaica crolla, il gate del MOSFET si scarica e il dispositivo si spegne. Il percorso ottico fornisce l'elevato isolamento elettrico.

11. Contesto e Tendenze del Settore

I relè a stato solido continuano a guadagnare quote di mercato rispetto ai relè elettromeccanici in molte applicazioni a causa delle richieste di maggiore affidabilità, maggiore durata e miniaturizzazione. Le tendenze che guidano lo sviluppo degli SSR includono:

• Maggiore Densità di Potenza:Sviluppo di SSR con Rds(on) più bassa per gestire più corrente in package più piccoli, riducendo lo spazio su scheda.
• Integrazione:Incorporazione di funzioni di protezione come rilevamento sovracorrente, spegnimento termico e feedback di stato nel package SSR.
• Gamme di Tensione più Ampie:C'è richiesta di dispositivi sia per applicazioni a bassa tensione (es., 12V/24V automotive/industriali) che a tensione di rete.
• Materiali di Isolamento Migliorati:Miglioramento delle classificazioni di sicurezza e dell'affidabilità attraverso composti di stampaggio avanzati e costruzione interna.

La famiglia di dispositivi descritta in questa scheda tecnica rappresenta una soluzione matura e ben caratterizzata per le esigenze di commutazione isolata generica in più settori.