4ピンDIPゼロクロス・トライアック・ドライバ・フォトカプラ ELT304X/306X/308Xシリーズ データシート - 絶縁耐圧5000Vrms

1. 製品概要

ELT304X、ELT306X、ELT308Xシリーズは、ゼロクロス・トライアック・ドライバとして設計された4ピンデュアル・インライン・パッケージ（DIP）フォトカプラです。これらのデバイスは、低電圧の論理制御回路と高電圧のAC電源ラインとの間の重要なインターフェースとして機能し、AC負荷の安全かつ効率的なスイッチングを可能にします。

本シリーズの各デバイスは、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・フォトトライアックに光結合した構造を有しています。内蔵のゼロクロス検出回路により、ACライン電圧がゼロボルト付近にある時のみ出力トライアックがトリガーされます。この機能は、電磁干渉（EMI）の最小化、突入電流の低減、モーター、ソレノイド、ランプなどの接続負荷の寿命延長に極めて重要です。

本シリーズの中核的な利点は、入力と出力間の高い絶縁能力（5000 V_rms）にあり、ユーザーの安全性とシステムの信頼性を確保します。シリーズはピーク遮断電圧によって区別されます：ELT304Xは400V、ELT306Xは600V、ELT308Xは800Vであり、110VACから380VACまでの広範な商用電源電圧アプリケーションに適しています。これらのデバイスは、より高い負荷電流を扱うための外部の個別パワートライアックと共に使用することを意図しています。

1.1 主な特徴と適合規格

• ハロゲンフリー適合：臭素（Br）< 900 ppm、塩素（Cl）< 900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm。
• 高絶縁耐圧：5000 V_rms（入力-出力間）。
• ゼロ電圧クロッシング：EMIと負荷へのストレスを低減。
• 規格認証：UL、cUL（ファイル E214129）、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO、CQC。
• 環境適合：RoHS指令適合、EU REACH規則適合。

1.2 対象アプリケーション

これらのフォトカプラは、絶縁を必要とするACスイッチング用途の堅牢な産業用・民生用アプリケーション向けに設計されています：

• ソレノイドおよびバルブ制御
• 照明制御および調光器
• 静電パワースイッチ
• ACモータードライバおよびスターター
• 電磁（E.M.）接触器
• 温度制御（例：ヒーター内）
• ソリッドステートリレー
• 民生用家電製品

2. 技術パラメータ詳細

2.1 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは、デバイスに永久的な損傷を引き起こす可能性があります。すべてのパラメータは周囲温度（T_a）25°Cで規定されています。

2.1.1 入力（LED側）

• 順方向電流（I_F）：60 mA（LEDを通る最大連続電流）。
• 逆方向電圧（V_R）：6 V（LEDにかかる最大逆バイアス電圧）。
• 電力損失（P_D）：100 mW。

2.1.2 出力（トライアック側）

• オフ状態端子電圧（V_DRM）：出力がオフ時に遮断できるピーク繰り返し電圧。これが主要な差別化要因です：ELT304Xは400V、ELT306Xは600V、ELT308Xは800V。
• ピーク繰り返しサージ電流（I_TSM）：1 A（非繰り返しピーク電流能力）。
• 電力損失（P_C）：300 mW（出力側）。

2.1.3 デバイス全体の定格

• 総電力損失（P_TOT）：330 mW（入力側と出力側の損失の合計）。
• 絶縁耐圧（V_ISO）：5000 V_rms（相対湿度40-60%、1分間）。この試験では、ピン1と2、ピン3と4をそれぞれ短絡します。
• 動作温度（T_OPR）：-55°C ～ +100°C。
• 保存温度（T_STG）：-55°C ～ +125°C。
• はんだ付け温度（T_SOL）：260°C、10秒間（フローまたはリフローはんだ付け）。

2.2 電気光学特性

These parameters define the operational performance at T_a= 25°Cにおける動作性能を定義します。

2.2.1 入力特性（LED）

• 順方向電圧（V_F）：最大1.5 V（I_F= 30 mA時）。この低電圧は、多くの論理回路やマイクロコントローラから単純な電流制限抵抗で直接駆動するのに適しています。
• 逆方向リーク電流（I_R）：最大10 µA（V_R= 6V時）。

2.2.2 出力特性（フォトトライアック）

• ピーク遮断電流（I_DRM）：定格V_DRMで出力がオフ時のリーク電流。ELT304Xは最大100 nA、ELT306X/ELT308Xは最大500 nA（I_F=0mA時）。
• ピークオン状態電圧（V_TM）：最大3 V（ピーク電流（I_TM）100 mAを導通し、LEDが定格トリガー電流（I_FT）で駆動されている時）。この電圧降下は、導通時にデバイス内で熱を発生させます。
• オフ状態電圧の臨界立ち上がり率（dv/dt）：ELT304X/306Xは最小1000 V/µs、ELT308Xは最小600 V/µs。このパラメータは、ACライン上の急峻な電圧トランジェントによる誤トリガーに対するデバイスの耐性を示します。
• 禁止電圧（V_INH）：最大20 V。これは、LEDがオンであっても、ゼロクロス回路がデバイスのトリガーを阻止するMT1-MT2間電圧です。これにより、ゼロクロス点付近でのみスイッチングが行われます。
• 禁止状態時のリーク電流（I_DRM2）：最大500 µA（LEDがオン（I_F= 定格I_FT）で、出力電圧がゼロクロスウィンドウ以下（定格V_DRM時）の場合）。

2.2.3 伝達特性

• LEDトリガー電流（I_FT）：主端子電圧3Vで出力トライアックを確実にトリガーするために必要な最大LED電流。これは主要な感度パラメータであり、以下のグレードに分けられます：
  • グレード1（例：ELT3041）：最大15 mA
  • グレード2（例：ELT3042）：最大10 mA
  • グレード3（例：ELT3043）：最大5 mA
  I_FTの値が低いグレードほど感度が高く、制御回路からの駆動電流が少なくて済みます。
• 保持電流（I_H）：代表値280 µA。これは、トリガーされた後、出力トライアックをオン状態に保つために必要な出力トライアックを通る最小電流です。外部負荷と主トライアックのゲート回路は、導通半サイクルの間、この電流が維持されることを保証しなければなりません。

3. 性能曲線分析

データシートには代表的な電気光学特性曲線が参照されています。具体的なグラフは提供されたテキストには再現されていませんが、通常、設計に重要な以下の関係が含まれます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I_F-V_F）：入力LEDの非線形なV_F特性を示し、適切な直列抵抗の計算に不可欠です。
• トリガー電流 vs. 温度（I_FT-T_a）： I_FT通常、温度が低下すると増加します。設計者は、LED駆動回路が規定の最低動作温度（-55°C）において十分な電流を供給することを保証しなければなりません。
• オン状態電圧 vs. オン状態電流（V_TM-I_TM）：フォトトライアックの導通損失を示し、内部発熱に寄与します。
• dv/dt能力 vs. 温度：dv/dt定格は、接合温度が高くなると低下する可能性があり、高温環境でのノイズ耐性に影響を与えます。

4. 機械的・パッケージ情報

4.1 ピン配置と回路図

デバイスは標準的な4ピンDIP構成です：

1. アノード（A）：入力LEDの陽極端子。
2. 入力LEDの陰極端子。Negative terminal of the input LED.
3. 端子（T1/MT2）：出力フォトトライアックの主端子2。
4. 端子（T2/MT1）：出力フォトトライアックの主端子1。これは通常、出力の基準点となります。

内部回路図は、LEDがピン1と2の間に接続されていることを示しています。フォトトライアックはピン3と4の間に接続され、そのゲートは光信号によって内部で駆動されます。ゼロクロス検出回路はフォトトライアックと一体になっています。

4.2 パッケージ寸法

データシートには、4つのパッケージオプションの詳細な機械図面（mm単位）が提供されています：

• 標準DIPタイプ：0.1インチ（2.54mm）の列間隔とストレートリードを備えた従来のスルーホールパッケージ。
• オプションMタイプ：特定のPCBレイアウト要件に対応するワイドリードベンドで、リード間隔は0.4インチ（10.16mm）。
• オプションSタイプ：リフローはんだ付け用のガルウィングリードを備えた表面実装リード形状。
• オプションS1タイプ：ロープロファイルガルウィング設計の表面実装リード形状で、Sタイプと比較してパッケージ高さを低減しています。

重要な寸法には、ボディ長/幅/高さ、リードピッチ、リード長、コプレーナリティ（SMDタイプ用）が含まれます。設計者は、PCBフットプリントとクリアランス設計のために正確な図面を参照する必要があります。

5. はんだ付けおよび組立ガイドライン

絶対最大定格に基づく：

• フローまたはリフローはんだ付け：最大はんだ付け温度は260°Cであり、この温度をリードに10秒以上加えてはなりません。
• ESD対策：明示されていませんが、フォトカプラには静電気に敏感な半導体部品が含まれています。組立時には、標準的なESD取り扱い手順（接地リストストラップ、導電性フォームなどの使用）を推奨します。
• 洗浄：はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、エポキシパッケージ材料と適合する方法および溶剤を使用してください。具体的な推奨事項についてはメーカーにご相談ください。
• 保管条件：保存温度範囲（-55°C ～ +125°C）内で、かつ低湿度の環境に保管し、特にリフロー時のポップコーン現象の影響を受けやすい表面実装パッケージの湿気吸収を防いでください。

6. 梱包および発注情報

6.1 型番体系

部品番号は以下の形式に従います：ELT30X(Y)(Z)-V

• X（品番）：4、6、または8。シリーズ（400V、600V、800V）を示します。
• Y（感度グレード）：1、2、または3。最大I_FT（15mA、10mA、5mA）に対応します。
• Y（リード形状オプション）：
  • なし：標準DIP-4（スルーホール）。
  • M：ワイドリードベンド（0.4インチ間隔）。
  • S：標準表面実装リード形状。
  • S1：ロープロファイル表面実装リード形状。
• Z（テープ＆リールオプション）：リールタイプと数量を指定します。オプションにはTA、TB（1000個/リール）、TU、TD（1500個/リール）、またはなし（チューブ梱包）があります。
• V（安全規格オプション）：VDE安全認証を含むことを示します。

例：ELT3062S(TA)は、600Vデバイス、グレード2感度（最大I_FT=10mA）、標準SMDリード、TAテープ＆リール梱包（1000個）です。

6.2 梱包仕様

• チューブ梱包：標準DIPおよびMオプションは、通常、100個入りの静電気防止チューブで供給されます。
• テープ＆リール：表面実装オプション（S、S1）は、自動ピック＆プレース組立用にテープ＆リールで入手可能です。リール数量は1000個（TA、TB）または1500個（TU、TD）です。

7. アプリケーション設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

主な用途は外部パワートライアックの駆動です。代表的な回路は以下を含みます：

1. 入力側：LEDと直列に接続された電流制限抵抗（R_IN）をマイクロコントローラまたは論理出力に接続。R_IN= (V_CC- V_F) / I_F。I_Fは、選択したグレードのI_FTより大きくなるように、温度による低下のマージンを持たせて選択する必要があります（例：1.5 x I_FT最大値を使用）。追加のノイズ耐性のために、LEDと直列に小さな抵抗を追加するか、またはLEDと並列にコンデンサを追加することがあります。
2. 出力側：フォトカプラ出力（ピン3 & 4）は、外部パワートライアックのゲートおよびMT1と直列に接続されます。ゲート抵抗（R_G、通常100-360 Ω）は、ピークゲート電流を制限し、高周波発振を抑制し、回路全体のdv/dt能力を向上させるためにほぼ常に必要です。抵抗（R_L、約100-500 Ω）をフォトカプラのMT1とMT2の間に接続して、保持電流（I_H）を超えることを保証することがあります。
3. スナバ回路：誘導性負荷（モーター、ソレノイド）の場合、RCスナバ回路（直列接続された抵抗とコンデンサ）をパワートライアック（フォトカプラではありません）の主端子間に設けることが、ターンオフ時の電圧立ち上がり率（dv/dt）を制限し、誤再トリガーを防止するために不可欠です。

7.2 設計上の注意点と警告

• 放熱：フォトカプラの電力損失（P_TOT= V_F*I_F+ V_TM*I_TM）を計算し、330 mWを超えないことを確認してください。オン状態電流（I_TM）は、外部トライアックのゲート電流であり、負荷電流ではありません。
• ゼロクロスの制限：ゼロクロス機能は、ターンオン遅延（最悪の場合、最大半サイクル）を生じさせます。これは、位相角制御（調光など）を必要とするアプリケーションには適していません。そのようなアプリケーションには、非ゼロクロス・ランダムフェーズ・トライアック・ドライバ・フォトカプラが必要です。
• 負荷タイプ：容量性の高い負荷は、ゼロクロス時であっても高い突入電流を引き起こす可能性があります。突入電流リミッタ（NTCサーミスタ）またはソフトスタート回路の使用を検討してください。
• 絶縁沿面距離および空間距離：PCB上では、安全規格で義務付けられているように、回路の入力（低電圧）側と出力（高電圧）側の間に十分な沿面距離および空間距離（例：400VACで>8mm）を維持してください。これは、部品自体が5000V_rms isolation.

の絶縁を提供している場合でも同様です。

8. 技術比較および選定ガイド適切な電圧定格の選択（ELT304X vs. 306X vs. 308X）：_DRMACラインのピーク電圧を大幅に上回るV

定格を持つデバイスを選択してください。120VAC（ピーク約170V）の場合、400VのELT304Xで十分です。240VAC（ピーク約340V）の場合、600VのELT306Xが推奨されます。800VのELT308Xは、277VAC/380VACシステムや高電圧トランジェントのあるアプリケーションに適しています。感度グレードの選択（1、2、または3）：_FTグレード3（最大I

5mA）は最高の感度を提供し、低電流のマイクロコントローラGPIOピンからの直接駆動を可能にします。グレード1および2はより多くの駆動電流を必要としますが、コスト最適化のため、または制御回路が容易に高い電流を供給できる場合に選択されることがあります。非ゼロクロスタイプとの比較における利点：

主な利点は、EMI発生を大幅に低減することであり、電磁両立性（EMC）規制への適合を容易にします。トレードオフは、位相制御調光が行えないことです。

9. よくある質問（FAQ）

Q: このデバイスで10Aの負荷を直接スイッチングできますか？A: いいえ。このフォトカプラの出力は、外部パワートライアック（例：BT136、BTA16）のゲート_TSMを駆動するように設計されています。高負荷電流は外部トライアックが扱います。フォトカプラのI

は1Aのみです。

Q: 接続したランプが不安定に点灯/消灯するのはなぜですか？_FA: 一般的な原因は以下の通りです：1) LED駆動電流不足（I_FT> I_Gにマージンを持たせて確認）、2) ゲート抵抗（R

）の欠如による発振、3) 誘導性負荷に対するスナバ回路の欠如、4) 入力制御ライン上の過剰なノイズ。

Q: データシートの図10に記載されているdv/dt試験回路の目的は何ですか？

A: この回路と手順は、メーカーがデバイスの高速電圧トランジェントに対する耐性を特性評価し保証するために使用します。設計者は、指定された最小dv/dt値（例：1000 V/µs）を使用して、実際のアプリケーションでスナバ回路設計が十分な保護を提供することを確認します。

Q: 3.3Vマイクロコントローラとインターフェースするにはどうすればよいですか？_FTA: グレード3デバイス（最大I_IN = 5mA）であれば、多くの場合可能です。R_F= (3.3V - V_F~1.2V) / (希望するI