EL847 시리즈 포토커플러 데이터시트 - 16핀 DIP 패키지 - 5000Vrms 절연 - CTR 50-600% - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

EL847 시리즈는 표준 16핀 듀얼 인라인 패키지(DIP)에 장착된 4채널 포토트랜지스터 포토커플러 제품군입니다. 각 채널은 포토트랜지스터 검출기에 광학적으로 결합된 적외선 발광 다이오드를 통합하여 입력 및 출력 회로 간 견고한 전기적 절연을 제공합니다. 이 장치는 전위차와 노이즈 내성이 중요한 환경에서 신뢰할 수 있는 신호 전송을 위해 설계되었습니다.

핵심 기능은 빛을 사용하여 전기 신호를 전송함으로써 갈바닉 절연을 달성하는 것입니다. 이는 그라운드 루프를 방지하고 노이즈를 억제하며 고전압 서지로부터 민감한 회로를 보호합니다. 이 시리즈는 표준 스루홀 DIP와 표면 실장(SMD) 리드 형태 옵션으로 모두 제공되어 다양한 PCB 조립 공정에 유연성을 제공합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 입력 순방향 전류 (I_F)F): 60 mA (연속). 입력 LED에 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP)FP): 1 A (1 μs 펄스). 구동 또는 테스트를 위한 짧은 고전류 펄스를 허용합니다.
• 역방향 전압 (V_R)R): 6 V. 입력 LED가 견딜 수 있는 최대 역바이어스 전압입니다.
• 콜렉터-이미터 전압 (V_CEO)CEO): 80 V. 출력 포토트랜지스터가 꺼져 있을 때 차단할 수 있는 최대 전압입니다.
• 콜렉터 전류 (I_C)C): 50 mA. 출력 트랜지스터가 싱크할 수 있는 최대 연속 전류입니다.
• 절연 전압 (V_ISO)ISO): 5000 V_rms (1분). 입력측과 출력측 사이의 유전 강도를 나타내는 핵심 안전 파라미터입니다.
• 동작 온도 (T_OPR)A): -55°C ~ +110°C. 신뢰할 수 있는 동작을 위한 주변 온도 범위를 지정합니다.
• 솔더링 온도 (T_SOL)S): 260°C (10초). 리플로우 솔더링 프로파일 허용 오차를 정의합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터는 정상 동작 조건(별도 명시 없으면 T_AA = 25°C)에서 장치의 성능을 정의합니다.

2.2.1 입력 특성 (LED 측)

• 순방향 전압 (V_F)F): 일반 1.2V, 최대 1.4V (I_FF = 20 mA). 필요한 전류 제한 저항 계산에 사용됩니다.
• 역방향 전류 (I_R)R): 최대 10 μA (V_RR = 4V). LED가 역바이어스될 때 매우 낮은 누설 전류를 나타냅니다.
• 입력 커패시턴스 (C_in)): 일반 30 pF, 최대 250 pF. 입력측의 고주파 스위칭 능력에 영향을 미칩니다.

2.2.2 출력 특성 (포토트랜지스터 측)

• 콜렉터-이미터 암전류 (I_CEO)CEO): 최대 100 nA (V_CECE = 20V, I_FF = 0mA). LED가 꺼져 있을 때의 누설 전류로, 낮을수록 노이즈 내성이 좋습니다.
• 콜렉터-이미터 항복 전압 (BV_CEO)CEO): 최소 80V (I_CC = 0.1mA). 고전압 차단 능력을 확인합니다.
• 콜렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(sat))): 일반 0.1V, 최대 0.2V (I_FC = 20mA, I_CF = 1mA). 트랜지스터가 완전히 켜져 있을 때(포화) 트랜지스터 양단의 전압 강하입니다. 전력 손실을 최소화하기 위해 낮은 값이 바람직합니다.

2.2.3 전달 특성

• 전류 전달율 (CTR)): 50% ~ 600% (I_FF = 5mA, V_CECE = 5V). 가장 중요한 파라미터로, (I_CC / I_FF) * 100%로 정의됩니다. 입력 전류를 출력 전류로 변환하는 효율을 나타냅니다. 넓은 범위는 장치가 다른 이득 등급으로 제공됨을 의미합니다.
• 절연 저항 (R_IO)ISO): 최소 5 x 10¹⁰9 Ω (V_IOISO = 500V DC). 절연된 측면 사이의 극히 높은 저항으로, 최소한의 누설을 보장합니다.
• 부유 커패시턴스 (C_IO)F): 일반 0.6 pF, 최대 1.0 pF. 절연 장벽을 가로지르는 기생 커패시턴스로, 공통 모드 과도 내성 및 고주파 노이즈 결합에 영향을 미칩니다.
• 차단 주파수 (f_c)C): 일반 80 kHz (V_CECE = 5V, I_CF = 2mA, R_LL = 100Ω). -3dB 대역폭으로, 유용한 최대 디지털 신호 주파수를 나타냅니다.
• 상승 시간 (t_rr) 및 하강 시간 (t_f)f): 지정된 테스트 조건에서 각각 일반 6 μs 및 8 μs (각각 최대 18 μs). 이 스위칭 속도 파라미터는 디지털 응용 분야에서 최대 데이터 속도를 결정하는 데 중요합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 일반적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다(제공된 텍스트에는 자세히 설명되지 않음). 이는 일반적으로 주요 파라미터 간의 관계를 보여주어 설계자에게 표로 제공된 최소/일반/최대 값 이상으로 장치 동작에 대한 깊은 이해를 제공합니다.

• CTR 대 순방향 전류 (I_F)F): 구동 전류에 따른 효율 변화를 보여주며, 종종 특정 I_F.
• F에서 정점에 도달합니다.CTR 대 온도
• ): CTR의 음의 온도 계수를 보여주며, 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이는 전체 온도 범위에 걸쳐 안정적인 회로 설계에 중요합니다._C출력 전류 (I_CE)C) 대 콜렉터-이미터 전압 (V
• CE): 서로 다른 입력 전류에 대한 포토트랜지스터의 출력 특성을 보여주는 곡선군으로, 바이폴라 트랜지스터의 출력 곡선과 유사합니다._{포화 전압 (V}CE(sat)_C)) 대 콜렉터 전류 (I

C): 온 상태 전압 강하가 부하 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수

1. 이 장치는 두 가지 주요 리드 형태 옵션으로 제공됩니다:표준 DIP 타입
2. : 2.54mm(100-mil) 피치의 16핀 스루홀 패키지입니다. 상세 치수 도면은 본체 길이, 너비, 높이, 핀 길이 및 간격을 지정합니다.옵션 S 타입 (표면 실장)

: SMD 조립을 위한 갈윙 리드 형태입니다. 치수에는 PCB 랜드 패턴 설계를 위한 풋프린트 권장 사항이 포함됩니다.안전과 관련된 핵심 기계적 특징은 패키지의 입력측과 출력측 사이의크리피지 거리

>7.62 mm입니다. 이는 도전 부품 사이의 절연 패키지 표면을 따라 측정된 최단 거리로, 고절연 전압에 대한 안전 표준을 충족하는 데 필수적입니다.

4.2 핀아웃 및 회로도

• 핀 구성은 간단하며 모든 채널에서 일관됩니다:
• 핀 1, 3, 5, 7: 각각 채널 1-4의 애노드.
• 핀 2, 4, 6, 8: 각각 채널 1-4의 캐소드.
• 핀 9, 11, 13, 15: 각각 채널 1-4의 이미터.

핀 10, 12, 14, 16: 각각 채널 1-4의 콜렉터.

이 배열은 모든 입력을 한쪽(핀 1-8)에, 모든 출력을 반대쪽(핀 9-16)에 그룹화하여 절연 장벽을 물리적으로 강화합니다.

4.3 장치 마킹

장치는 상단에 \"EL847\"(장치 번호), 그 다음 1자리 연도 코드(Y), 2자리 주 코드(WW), 그리고 해당 유닛에 대한 VDE 승인을 나타내는 선택적 \"V\" 접미사로 표시됩니다.

5. 솔더링 및 조립 지침

5.1 리플로우 솔더링 프로파일

• 데이터시트는 무연 솔더링을 위한 IPC/JEDEC J-STD-020D를 준수하는 상세한 리플로우 프로파일을 제공합니다:예열
• : 150°C ~ 200°C (60-120초 동안)._L액체선 이상 시간 (TAL =217°C)
• : 60-100초._P)피크 온도 (T
• P): 최대 260°C.피크 온도 ±5°C 내 시간
• : 최대 30초.최대 상승 속도_{: T}smax_p.
• 에서 TP까지 초당 3°C.
• 최대 하강 속도: 초당 6°C.
• 전체 사이클 시간: 25°C에서 피크까지 최대 8분.

리플로우 횟수

: 장치는 최대 3회의 리플로우 사이클을 견딜 수 있습니다.

열 응력으로 인한 패키지 균열, 박리 또는 내부 다이 및 와이어 본드 손상을 방지하기 위해 이 프로파일을 준수하는 것이 중요합니다.6. 포장 및 주문 정보.

• XEL847 시리즈는 다음 부품 번호 형식을 사용하여 주문합니다:
• VEL847X-V

: 리드 형태 옵션. \"S\"는 표면 실장, 공백(없음)은 표준 DIP.: 해당 특정 유닛에 VDE 안전 승인이 포함됨을 나타내는 선택적 접미사.

포장

: 두 변형 모두 각각 20개 유닛이 들어 있는 튜브로 공급됩니다.

7. 응용 제안

1. 7.1 일반적인 응용 회로EL847는 다용도이며 다양한 구성으로 사용할 수 있습니다:
2. 디지털 신호 절연: 입력 LED를 전류 제한 저항과 함께 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에 직렬로 연결합니다. 출력 콜렉터는 저항을 통해 절연측의 논리 전압으로 풀업될 수 있습니다. 이미터는 일반적으로 접지됩니다. 이는 PLC I/O 모듈과 같은 ON/OFF 신호의 노이즈 내성 전송을 제공합니다.
3. 아날로그 신호 절연 (선형 모드): 포토트랜지스터를 선형 영역(포화되지 않음)에서 동작시켜 출력 전류를 입력 LED 전류에 거의 비례하도록 만들 수 있습니다. 이는 신중한 바이어싱이 필요하며 CTR 변화 및 온도 드리프트의 영향을 받습니다. 낮은 대역폭, 낮은 정확도의 아날로그 절연에 자주 사용됩니다.

소형 부하 구동

• : 콜렉터 전류 및 전압 정격을 초과하지 않는 한, 출력은 릴레이, LED 또는 옵토트라이액 드라이버와 같은 소형 부하를 직접 구동할 수 있습니다.7.2 설계 고려 사항 및 모범 사례_FCTR 선택 및 회로 설계_L: 넓은 CTR 범위(50-600%)는 신중한 설계를 필요로 합니다. 디지털 스위칭의 경우, 선택한 I_CF 및 부하 저항(R_{L)으로 최소 지정 CTR에서 출력 트랜지스터의 포화를 보장하는 CTR 등급을 선택하십시오. 조건 I}C = CTR_Fmin_CC* I_LF는 V
• CC /RL보다 커야 포화를 보장합니다._F속도 대 전류 절충_r: 더 높은 I_fF는 일반적으로 스위칭 속도를 향상시키지만(t_Fr/t
• f 감소) LED 노화로 인해 시간이 지남에 따라 CTR을 감소시킵니다. 설계는 속도 및 노이즈 내성 요구 사항을 충족하는 가장 낮은 IF를 사용해야 합니다._IO노이즈 내성 및 바이패싱
• : 공통 모드 과도 내성(CMTI)을 개선하려면 입력측과 출력측 모두에서 전원과 접지 사이에 바이패스 커패시터(예: 0.1 μF)를 장치 핀에 최대한 가깝게 배치하십시오. 이는 내부 결합 커패시턴스(CF)의 영향을 상쇄하는 데 도움이 됩니다._TOT열 방산_F: 총 전력 소산 한계(P_FD = 200 mW)를 준수하십시오. 전력은 입력측의 (I_CF * V_CEF) 더하기 출력측의 (I

C * V

CE)로 계산됩니다.

• 8. 기술 비교 및 주요 장점_{EL847는 다음과 같은 몇 가지 핵심 기능으로 시장에서 차별화됩니다:})고절연 전압 (5000 V
• rms): 많은 산업 제어 및 전원 공급 응용 분야의 요구 사항을 초과하여 상당한 안전 마진을 제공합니다.
• 넓은 동작 온도 범위 (-55°C ~ +110°C): 극한 온도가 일반적인 가혹한 산업 및 자동차 환경에 적합합니다.
• 포괄적인 안전 승인: UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO 및 CQC 승인은 다양한 글로벌 시장에 대한 인증이 필요한 최종 제품에 장치를 통합하는 과정을 단순화합니다.
• 한 패키지 내 4채널: 다중 신호 절연 작업에 4개의 단일 채널 옵토커플러를 사용하는 것과 비교하여 보드 공간 절약 및 비용 효율성을 제공합니다.

듀얼 패키지 옵션

: 스루홀(DIP) 및 표면 실장(SMD) 형태 모두 제공되어 프로토타이핑 및 대량 자동 조립 모두에 유연성을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)_{Q1: 입력 LED에 대한 올바른 전류 제한 저항을 어떻게 선택합니까?}A1: 공식 사용: R_limit= (V_Fsupply_F- V_FF) / I_FF. 최악의 경우 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_FF(1.4V)를 사용하여 I

F가 초과되지 않도록 하십시오. 필요한 CTR 및 속도를 기반으로 I

F를 선택하십시오; 5-20 mA가 일반적입니다._FQ2: 내 회로가 완전히 스위칭되지 않습니다. 출력 전압이 충분히 낮아지지 않습니다. 무엇이 문제입니까?_LA2: 포토트랜지스터가 포화 상태에 들어가지 않을 가능성이 높습니다. 이는 일반적으로 CTR 문제입니다. 설계가 계산에 최소 CTR(50%)을 사용하는지 확인하십시오. I_CF를 증가시키거나 콜렉터의 풀업 저항 R_{L 값을 증가시켜 포화에 필요한 I}C를 감소시키십시오(I_CCC(sat)_L≈ V

CC /R

L).

Q3: 센서 출력과 같은 아날로그 신호 절연에 이것을 사용할 수 있습니까?

A3: 가능하지만 어렵습니다. 포토트랜지스터의 선형성이 좋지 않으며 CTR은 온도 및 장치 간에 크게 변동합니다. 정확한 아날로그 절연을 위해서는 전용 절연 증폭기 또는 선형 옵토커플러(비선형성을 보상하기 위한 피드백 포함)를 적극 권장합니다._{Q4: 크리피지 거리 >7.62 mm의 중요성은 무엇입니까?}.

A4: 크리피지는 도전 부품(예: 입력 핀 1과 출력 핀 9) 사이의 절연 패키지 표면을 따라 측정된 최단 경로입니다. 더 긴 크리피지 거리는 표면 트래킹(오염 또는 습도로 인한 표면을 가로지르는 아크)을 방지하며 5000 V

rms

1. 와 같은 고절연 전압에 대한 안전 인증의 필수 요구 사항입니다.10. 실용적인 설계 사례 연구
2. 시나리오: 마이크로컨트롤러에서 24V 산업용 액추에이터 드라이버로 4개의 디지털 제어 신호를 절연합니다.:
   • 요구 사항: 신호 주파수 < 1 kHz, 높은 노이즈 내성, 안전 및 그라운드 루프 방지를 위한 절연.
   • 설계 선택장치_F: EL847 (표준 DIP)._입력측: 마이크로컨트롤러 GPIO (3.3V, 20mA 가능). 좋은 속도와 수명을 위해 I
   • F = 10 mA 선택. Rlimit_L= (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω. 표준 200Ω 저항 사용._출력측: 액추에이터 드라이버는 24V 논리 하이를 기대하며, ON일 때 접지로 풀다운됩니다. 콜렉터를 풀업 저항을 통해 24V 전원에 연결합니다. 최소 CTR에서 포화를 보장하도록 R_LL을 선택합니다. 필요한 I_C(sat)> 24V / R_FL. CTR_Cmin_L=50% 및 I_{F=10mA일 때, I}C >= 5mA. 따라서 R
   • L은 < 24V / 0.005A = 4.8 kΩ이어야 합니다. 3.3 kΩ 저항이 선택되어 IC(sat)
3. ≈ 7.3mA를 제공하며, 이는 장치의 50mA 정격 내에 잘 들어가고 좋은 마진을 제공합니다.바이패싱

: 노이즈 내성을 개선하기 위해 핀 10(콜렉터 1)과 핀 9(이미터 1) 사이에 0.1 μF 세라믹 커패시터를 추가하고, 다른 채널에 대해서도 유사하게 추가합니다.

결과_F: 전기적으로 노이즈가 많은 산업 환경에서 제어 신호를 안정적으로 전송할 수 있는 견고하고 전기적으로 절연된 인터페이스입니다._C11. 동작 원리_C포토커플러의 동작은 전기-광학-전기 변환을 기반으로 합니다. 순방향 전류(I_FF)가 입력 적외선 발광 다이오드(IRED)에 인가되면, 일반적으로 약 940 nm 파장의 광자(빛)를 방출합니다. 이 빛은 패키지 내 투명한 절연 간격(몰드 컴파운드 또는 공기로 구성됨)을 가로질러 이동합니다. 빛은 출력 실리콘 포토트랜지스터의 베이스 영역에 도달합니다. 흡수된 광자는 전자-정공 쌍을 생성하여 베이스 전류를 만들어 트랜지스터를 켜고, 콜렉터 전류(I

C)가 흐르도록 합니다. 핵심은 입력과 출력 사이의 유일한 연결이 빛의 빔이라는 점으로, 갈바닉 절연을 제공합니다. 비율 I

C/I

• F는 전류 전달율(CTR)이며, 이는 LED의 발광 효율, 포토트랜지스터의 감도 및 둘 사이의 광학 결합 효율에 따라 달라집니다.12. 산업 동향 및 맥락
• EL847와 같은 포토커플러는 고전압 절연이 필수적인 전력 전자, 산업 자동화 및 재생 에너지 시스템에서 여전히 기본 구성 요소로 남아 있습니다. 이 분야의 동향은 다음과 같습니다:더 높은 속도
• : Mbps에서 Gbps 범위의 데이터 속도를 제공하는 CMOS RF 또는 커패시티브 커플링 기술을 기반으로 하는 디지털 절연기의 개발로, 기존 포토트랜지스터 커플러의 ~100 kHz 한계를 훨씬 초과합니다.더 높은 통합
• 단일 패키지 내에서 게이트 드라이버, ADC 인터페이스 또는 USB/I2C/SPI 절연기와 같은 다른 기능과 절연을 결합합니다.개선된 신뢰성 및 수명

: 시간과 온도에 따른 열화가 적은 LED 기술에 초점을 맞추어 제품 수명 동안 더 안정적인 CTR을 제공합니다.