6ピンDIPランダム位相トライアック駆動フォトカプラ EL301X/302X/305Xシリーズ データシート - パッケージDIP-6 - 電圧250V/400V/600V - 日本語技術文書

1. 製品概要

EL301X、EL302X、EL305Xシリーズは、6ピンデュアルインナラインパッケージ（DIP）のランダム位相トライアック駆動フォトカプラのファミリーです。これらのデバイスは、低電圧電子制御回路（マイクロコントローラや論理回路など）と高電圧AC電源トライアックとの間の信頼性が高くコンパクトなインターフェースを提供するように設計されています。中核となる機能は電気的絶縁であり、高感度な制御電子機器を高電圧AC電源側から保護します。

各デバイスは、ガリウムヒ素（GaAs）赤外線発光ダイオード（LED）がモノリシックシリコンランダム位相フォトトライアックに光学的に結合された構造を有しています。入力LEDに電流が流れると、赤外線を発光し、出力フォトトライアックを導通状態にトリガーして、AC負荷のスイッチングを可能にします。ランダム位相機能とは、出力トライアックがAC電圧サイクルの任意のポイントでトリガー可能であることを意味し、シンプルなオン/オフスイッチングアプリケーションに適しています。

シリーズ内での主な差別化要因はピーク遮断電圧耐量です：EL301Xシリーズは250V、EL302Xは400V、EL305Xは600Vに定格されています。これにより、設計者は地域の商用電源電圧（例：115VACまたは230VAC）に基づき、十分な安全マージンを持って適切なデバイスを選択することができます。

2. 詳細技術パラメータ分析

.1 Absolute Maximum Ratings

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 入力（LED側）：最大連続順方向電流（I_F）は60 mAです。最大逆電圧（V_R）は6Vです。最大消費電力（P_D）は25°Cで100 mW、周囲温度85°C以上では3.8 mW/°Cで減額されます。
• 出力（トライアック側）：オフ状態端子間電圧（V_DRM）はシリーズを定義します：EL301Xは250V、EL302Xは400V、EL305Xは600Vです。ピーク繰り返しサージ電流（I_TSM）は100μsパルスで1Aです。オン状態実効値電流（I_T(RMS)）は100 mAです。出力消費電力（P_C）は25°Cで300 mW、85°C以上では7.4 mW/°Cで減額されます。
• 絶縁・熱特性：入力と出力間の絶縁電圧（V_ISO）は1分間5000 V_rmsです。動作温度範囲は-55°Cから+100°Cです。

2.2 電気光学特性

これらのパラメータは、25°Cにおける代表的な動作条件下での性能を定義します。

• 入力LED：代表的な順方向電圧（V_F）は、順方向電流（I_F）10 mAで1.18V、最大1.5Vです。逆方向リーク電流（I_R）は6Vで最大10 μAです。
• 出力トライアック：ピーク遮断電流（I_DRM）は、定格V_DRMが印加され、LEDがオフの状態で最大100 nAです。ピークオン状態電圧（V_TM）は、100 mAのピーク電流を導通時に最大2.5Vです。重要なパラメータは静的なdv/dt定格で、EL301X/302Xシリーズでは（定格V_DRMで）100 V/μs、EL305Xシリーズでは（400Vで）1000 V/μsです。この定格は、誤トリガなしに出力が耐えられる電圧上昇率の最大値を示します。

3. 伝達特性とグレーディングシステム

本シリーズは、LEDトリガ電流（I_FT）に基づくグレーディングシステムを採用しています。これは、主端子間に3Vのバイアスを印加した状態で出力トライアックを確実にオンにするために必要な最大電流です。I_FTが低いデバイスほど感度が高くなります。

• EL3020：最大 I_FT= 30 mA
• EL3010, EL3021, EL3051：最大 I_FT= 15 mA
• EL3011, EL3022, EL3052：最大 I_FT= 10 mA
• EL3012, EL3023, EL3053：最大 I_FT= 5 mA

推奨動作I_Fは、特定の部品の最大I_FTと絶対最大I_F（60 mA）の間に設定します。出力トライアックの保持電流（I_H）は通常250 μAです。一度トリガされると、導通状態を維持するためには電流がこのレベルを上回り続ける必要があります。

4. 性能曲線分析

データシートでは特定のグラフ曲線（例：代表的な電気光学特性曲線）が参照されていますが、提供されるデータから主要な性能を理解することができます。LED順方向電流（I_F）と順方向電圧（V_F）の関係は、動作範囲内でほぼ線形です。出力トライアックのオン状態電圧（V_TM）は、定格範囲内の電流による変動が最小限であり、導通損失が低くなります。デバイスのトリガ動作は動作温度範囲全体で一貫していますが、必要なI_FTは負の温度係数を持つ可能性があります（高温ではわずかに少ない電流で動作します）。

5. 機械的・パッケージ情報

デバイスは標準的な6ピンDIPパッケージに収められています。主要寸法には標準的な0.1インチ（2.54 mm）のピン間隔が含まれます。データシートには、標準のストレートリードに加えて、2つの特定のリード形状オプションが詳細に記載されています：

• 標準DIPタイプ：スルーホールPCB実装用。
• オプションMタイプ：ワイドリードベンドを特徴とし、0.4インチ（10.16 mm）のピン間隔を作り出し、特定のソケットや基板レイアウトとの互換性を高めています。
• 表面実装オプション（S、S1）も利用可能で、テープ＆リール梱包で供給されます。

ピン配置は以下の通りです：1-アノード、2-カソード（入力LED）；3-未接続；4-主端子2（T2）；5-基板（接続不可）；6-主端子1（T1）。明確な極性マーキングがパッケージに標準で施されています。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

はんだ付け温度の絶対最大定格は、10秒間260°Cです。これは、フローはんだ付けやリフローはんだ付けプロセスにおける典型的な定格です。手はんだ付けの場合は、温度制御されたはんだごてを使用し、リードごとの接触時間を最小限に抑える必要があります。取り扱い時には標準的なESD（静電気放電）対策を講じる必要があります。推奨される保管条件は、低湿度環境下で指定された保管温度範囲-55°Cから+125°C以内です。

7. 梱包・注文情報

型番は以下の形式に従います：EL30[1/2/5]XY(Z)-V。

• '30'の後の最初の数字は電圧定格を示します（1=250V、2=400V、5=600V）。
• 次の文字（X）は感度グレードを示します（I_FT表に従い0,1,2,3）。
• その次の文字（Y）はリード形状を示します：なし（標準DIP）、M（ワイドベンド）、S（表面実装）、S1（ロープロファイル表面実装）。
• オプションの（Z）はテープ＆リールを示します：TAまたはTB。
• オプションの'-V'サフィックスはVDE安全認証を示します。

梱包数量：スルーホール版はチューブあたり65個。テープ＆リール表面実装版はリールあたり1000個。

8. アプリケーション提案

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

これらのフォトカプラは、115VACから240VAC範囲の抵抗性および誘導性負荷をスイッチングするために、低電圧DC制御回路とAC電源ラインをインターフェースするのに理想的です。一般的なアプリケーションには以下が含まれます：

• ソレノイドおよびバルブ制御：空圧/油圧バルブの作動用。
• 静的なAC電源スイッチ：AC負荷スイッチング用のソリッドステートリレーの作成。
• マイクロプロセッサとのインターフェース：マイクロコントローラがファン、ポンプ、ヒーターなどのAC駆動周辺機器を安全に制御できるようにします。
• 白熱灯調光器：シンプルなオン/オフ制御用（位相角調光ではありません）。
• 温度およびモーター制御：制御システムにおける絶縁およびトリガーコンポーネントとして。

8.2 設計上の考慮事項

• 入力電流制限：入力LEDには常に直列抵抗を使用し、電流を最大I_FTと60 mAの間の値に制限する必要があります。R_limit= (V_CC- V_F) / I_F.
• として計算します。出力スナバ回路：
• 誘導性負荷（モーター、ソレノイド）を駆動する場合、出力トライアックまたは負荷の両端にスナバ回路（RCネットワーク）を設けることがしばしば必要です。これは、整流時の電圧上昇率（dv/dt）を制限し、誤トリガを防止するためです。放熱：_TOT温度による減額を考慮し、総消費電力（入力＋出力）が定格P
• （330 mW）を超えないようにしてください。出力電流（100 mA RMS）は比較的低いため、より大型のトライアックのゲート回路を駆動したり、小さな負荷を直接スイッチングしたりするのに適しています。電圧選択：_DRM電圧シリーズ（EL301X/302X/305X）は、V

定格がAC商用電源のピーク電圧（例：230VACの場合、ピークは約325V）を大幅に上回るものを選択してください（したがって、EL302X 400VまたはEL305X 600Vが適切です）。

9. 技術比較と差別化_FTゼロクロストライアック駆動フォトカプラと比較して、ランダム位相タイプは即時トリガの利点を提供し、即応性を必要とするアプリケーションに必要です。トレードオフとして、特に容量性負荷や冷間フィラメント負荷の場合、AC電圧のピークでスイッチオンする際に突入電流が高くなる可能性があります。本シリーズ内での主な差別化は、遮断電圧と感度（I

）の組み合わせであり、アプリケーションの電圧と利用可能な駆動電流に基づいた精密な部品選択を可能にします。

10. よくある質問 (FAQ)

Q: このデバイスは100Wの白熱灯を直接スイッチングできますか？

A: 可能ですが、最適ではありません。120VACでの100Wランプは約0.83A RMSを消費し、デバイスの100 mA RMS定格を超えます。このフォトカプラは、より高出力のトライアックのゲートを駆動し、そのトライアックがランプ負荷をスイッチングするように設計されています。

Q: "基板"ピン（ピン5）の目的は何ですか？

A: データシートには明確に接続しないでくださいと記載されています。このピンは製造上の理由でシリコン基板に内部接続されており、アプリケーションでは電気的にフローティング状態にしておく必要があります。

Q: 静的なdv/dt定格はどのようにテストしますか？

A: データシートには詳細なテスト回路（図8）と方法論が記載されています。これは、RCネットワークを介して高電圧パルスを出力に印加し、デバイスが誤トリガしなくなるまでRC時定数を増加させ、最終的なτ値からdv/dtを計算するものです。

Q: 'S'と'S1'の表面実装オプションの違いは何ですか？

A: どちらも表面実装用ですが、'S1'はロープロファイルリード形状として指定されており、リードがPCBにより近くに配置されるように曲げられ、部品の実装高さ全体を低減していることを意味します。

11. 実践的設計例シナリオ：

マイクロコントローラ（3.3V GPIO）が、より大型のトライアック（例：BT136）を介して120VAC、1Aのファンを制御する必要があります。

1. 設計手順：フォトカプラ選択：_FTEL3022-Vを選択します。400V定格は120VAC（ピーク約170V）に対してマージンを提供します。10 mAのI

2. は3.3Vから容易に駆動できます。入力回路：_F直列抵抗を計算します。V_Fを約1.2V、目標I

3. を15 mAと仮定します。R = (3.3V - 1.2V) / 0.015A = 140 Ω。標準の150 Ω抵抗を使用します。出力回路：

4. フォトカプラのMT1（ピン6）とMT2（ピン4）を、ゲート抵抗（例：100-360 Ω）を介してBT136トライアックのゲートに直列接続します。BT136のMT1とMT2がファン負荷をスイッチングします。スナバ：

誘導性ファンモーターからの電圧過渡現象を抑制するために、BT136のMT1とMT2間にRCスナバ（例：100 Ω、0.1 μF）を追加します。

この設計は、完全な絶縁、安全なインターフェース、および信頼性の高いAC負荷スイッチングを提供します。

12. 動作原理_{このデバイスは、光学的絶縁の原理に基づいて動作します。入力側に印加された電気信号により、GaAs LEDが赤外線を発光します。この光は絶縁ギャップ（通常は透明な誘電体を介して）を横切り、集積ランダム位相トライアックの光センシティブなシリコンに照射されます。光エネルギーは電荷キャリアを生成し、トライアックを導通状態にトリガーし、実質的に出力側のスイッチを閉じます。重要な点は、入力と出力の間に電気的接続はなく、光ビームのみが存在することであり、高い絶縁電圧（5000 V}rms_H）を提供します。出力トライアックは、一度トリガされると、主端子を流れる電流が保持電流（I

）を超えている限り導通状態を維持し、AC電流が自然にゼロクロスするときにオフになります。

13. 技術トレンド