EL354N-G 시리즈 포토커플러 데이터시트 - 4핀 SOP 패키지 - AC 입력 - 3750Vrms 절연 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

EL354N-G 시리즈는 AC 입력 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 소형 고성능 포토트랜지스터 포토커플러 제품군입니다. 이 소자들은 입력 극성이 알려지지 않았거나 교류일 수 있는 환경에서 신뢰할 수 있는 전기적 절연 및 신호 전송을 제공하도록 설계되었습니다. 소자의 핵심은 서로 역병렬로 연결된 두 개의 적외선 발광 다이오드와, 이에 광학적으로 결합된 실리콘 포토트랜지스터 검출기로 구성됩니다. 이 독특한 구성 덕분에 소자는 입력 LED를 통해 양방향으로 흐르는 전류에 반응할 수 있어, DC 극성이 고정되지 않은 AC 신호 모니터링 및 센싱 애플리케이션에 본질적으로 적합합니다.

공간 절약형 4핀 SOP(소형 아웃라인 패키지)로 패키징된 이 포토커플러들은 현대적인 고밀도 인쇄 회로 기판 설계에 이상적입니다. 이 시리즈의 핵심 설계 철학은 글로벌 환경 및 안전 표준 준수입니다. 소자들은 할로겐 프리로, 브롬(Br<900 ppm), 염소(Cl<900 ppm) 및 이들의 합계(Br+Cl<1500 ppm)에 대한 엄격한 제한을 준수합니다. 또한, RoHS(유해물질 제한) 지침 및 EU REACH 규정을 준수하여 전자 부품에 대한 현대적 환경 요구 사항을 충족시킵니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

EL354N-G 시리즈의 주요 장점은 AC 입력 기능, 높은 절연 성능 및 컴팩트한 폼 팩터의 결합에 있습니다. 입력과 출력 사이의 3750 V_rms의 높은 절연 전압은 견고한 안전 장벽을 제공하여 민감한 저전압 제어 회로를 고전압 전원선이나 노이즈가 많은 산업 라인으로부터 보호합니다. 이는 갈바닉 절연이 필요한 애플리케이션에서 필수 불가결한 요소입니다.

이 부품의 목표 시장은 산업 자동화, 통신 및 전원 관리에 이르기까지 다양합니다. 주요 적용 분야로는 전원 공급 장치 및 가전 제품의 AC 라인 모니터링, 프로그래머블 로직 컨트롤러의 입력 절연 제공, 전화 회선 회로의 인터페이싱, 그리고 극성이 알려지지 않은 DC 신호용 센서 역할 등이 있습니다. UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, CQC 등 주요 국제 안전 기관의 인증을 획득하여 글로벌 시장을 대상으로 하는 최종 제품에 사용하기 용이하며, 장비 제조업체의 인증 절차를 단순화합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

신뢰할 수 있는 회로 설계를 위해서는 소자의 한계 및 성능 특성을 철저히 이해하는 것이 중요합니다. 이 파라미터들은 동작 범위를 정의하며 부품이 안전 동작 영역 내에서 사용되도록 보장합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 지정합니다. 이는 동작 조건이 아닙니다.

• 입력 순방향 전류(I_F): ±50 mA (DC). 이 정격은 입력 다이오드를 통해 양방향으로 흐르는 전류에 적용됩니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP): 1 µs 펄스 기준 1 A. 이를 통해 소자는 짧은 순간적인 전류 서지를 견딜 수 있습니다.
• 전력 소산: 소자의 총 전력 소산(P_TOT)은 200 mW를 초과해서는 안 됩니다. 입력측(P_D)은 70 mW로 정격되며, 주변 온도(T_a)가 90°C를 초과할 경우 3.7 mW/°C의 디레이팅 계수가 적용됩니다. 출력측(P_C)은 150 mW로 정격되며, 70°C T_a.
• 를 초과하면 디레이팅됩니다.전압 정격_CEO: 콜렉터-이미터 전압(V_ECO)은 80 V이며, 이미터-콜렉터 전압(V
• )은 6 V입니다. 이 비대칭성은 포토트랜지스터의 구조 때문입니다._ISO)절연 전압(V_{: 상대 습도 40-60%에서 1분간 3750 V}rms
• . 이는 중요한 안전 파라미터입니다.온도 범위_OPR: 동작 온도(T_STG)는 -55°C에서 +100°C까지입니다. 보관 온도(T
• )는 -55°C에서 +125°C까지입니다.솔더링 온도_SOL: 소자는 10초 동안 260°C의 피크 솔더링 온도(T

)를 견딜 수 있으며, 이는 무연 리플로우 공정과 호환됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 달리 명시되지 않는 한, 25°C의 정상 동작 조건에서 소자의 성능을 정의합니다.

• 2.2.1 입력 특성_F)순방향 전압(V_F: 일반적으로 1.2 V이며, 순방향 전류(I
• )가 ±20 mA일 때 최대 1.4 V입니다. 이 낮은 전압 강하는 저전력 회로에 유리합니다._{입력 커패시턴스(C})in

: 1 kHz에서 50 pF(일반값)에서 250 pF(최대값) 범위입니다. 이 파라미터는 고주파 응답 및 잠재적 결합 노이즈에 영향을 미칩니다.

• 2.2.2 출력 특성_CEO)암전류(I_F: 입력 LED가 꺼져 있을 때(I_CE=0) 콜렉터에서 이미터로 흐르는 누설 전류로, V
• =20V일 때 최대 100 nA입니다. 낮은 암전류는 오프 상태 조건에서 좋은 신호 대 잡음비에 필수적입니다.항복 전압_CEO: BV_ECO는 최소 80 V, BV

는 최소 7 V입니다. 이들은 최대 지속 가능한 역전압을 정의합니다.

2.2.3 전달 특성

• 이 파라미터들은 입력과 출력 사이의 결합 효율 및 속도를 설명합니다.전류 전달율(CTR)_C: 이는 출력 콜렉터 전류(I_F) 대 입력 순방향 전류(I_F)의 비율로, 백분율로 표시됩니다. 이득을 위한 핵심 파라미터입니다. 표준 EL354N은 I_CE= ±1mA, V
• = 5V에서 CTR 범위가 20%에서 300%입니다. EL354NA 변종은 동일 조건에서 더 좁고 높은 빈의 CTR 범위(50% ~ 150%)를 제공합니다. 이 빈 구분을 통해 설계자는 생산에서 더 일관된 이득을 위해 소자를 선택할 수 있습니다._{포화 전압(V})CE(sat)_F: 일반적으로 0.1 V, I_C=±20mA 및 I
• =1mA일 때 최대 0.2 V입니다. 낮은 포화 전압은 출력 트랜지스터가 완전히 켜졌을 때 전력 손실을 최소화합니다._IO)절연 저항(R¹⁰: 최소 5×10¹¹Ω, 일반적으로 500 V DC에서 10
• Ω입니다. 이 극도로 높은 저항은 절연 기능의 기본입니다._c)차단 주파수(f
• : 지정된 테스트 조건에서 일반적으로 80 kHz(-3dB 지점)입니다. 이는 최대 유용 신호 주파수를 정의합니다._IO)부유 커패시턴스(C
• : 1 MHz에서 일반적으로 0.6 pF, 최대 1.0 pF입니다. 이는 절연 장벽을 가로지르는 기생 커패시턴스로, 고주파 노이즈를 결합시킬 수 있습니다.스위칭 속도_r: 상승 시간(t_f)과 하강 시간(t

) 모두 최대 18 µs로 지정됩니다. 이 비교적 보통의 속도는 라인 주파수 모니터링(50/60 Hz) 및 많은 산업 제어 신호에는 적합하지만, 고속 디지털 통신에는 적합하지 않습니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 일반적인 전기-광학 특성 곡선이 언급되어 있지만, 이들의 구체적인 그래프(예: CTR 대 온도, CTR 대 순방향 전류)는 상세 설계에 필수적입니다. 이러한 곡선들은 일반적으로 CTR이 주변 온도가 증가함에 따라 감소하며 순방향 전류와 비선형 관계를 가질 수 있음을 보여줍니다. 설계자는 특정 동작 환경에 맞게 성능을 적절히 디레이팅하기 위해 이러한 그래프를 참조해야 하며, 회로가 의도된 온도 범위에서 충분한 이득을 유지하도록 해야 합니다. 출력 전류와 순방향 전류 사이의 관계도 원하는 출력 상태를 달성하는 데 필요한 구동 전류를 결정하는 데 중요하며, 특히 CTR 사양의 한계 근처에서 동작할 때 더욱 그렇습니다.

4. 기계적, 패키지 및 조립 정보

4.1 패키지 치수 및 극성

소자는 4핀 SOP 패키지에 장착됩니다. 핀 구성은 다음과 같습니다: 핀 1은 애노드/캐소드, 핀 2는 캐소드/애노드(역병렬 LED 쌍용), 핀 3은 포토트랜지스터의 이미터, 핀 4는 콜렉터입니다. 이 핀아웃은 올바른 PCB 레이아웃에 중요합니다. 패키지 도면은 정확한 기계적 치수(본체 길이, 너비, 높이, 리드 피치 및 리드 치수)를 제공하며, 정확한 PCB 풋프린트 설계를 위해 이를 준수해야 합니다.

4.2 권장 PCB 패드 레이아웃

표면 실장 패드 레이아웃이 제안됩니다. 이는 참조 설계이며 개별 제조 공정, PCB 재료 및 열 요구 사항에 따라 수정해야 함을 강조합니다. 패드 설계의 목표는 리플로우 중에 신뢰할 수 있는 솔더 조인트 형성을 보장하면서 부품의 열 응력을 관리하는 것입니다.

4.3 솔더링 및 리플로우 지침

• IPC/JEDEC J-STD-020D를 참조하는 상세한 리플로우 솔더링 조건이 지정됩니다. 이 프로파일은 무연 조립에 중요합니다:예열
• : 60-120초 동안 150°C에서 200°C까지.상승
• : 200°C에서 피크까지 최대 3°C/초.액상선 온도(217°C) 이상 유지 시간
• : 60-100초.피크 온도
• : 최대 260°C.피크 온도 ±5°C 내 유지 시간
• : 최대 30초.냉각 속도
• : 최대 6°C/초.전체 사이클 시간
• : 25°C에서 피크까지 최대 8분.리플로우 횟수

: 소자는 최대 3회의 리플로우 사이클을 견딜 수 있습니다.

이 프로파일을 준수하면 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지할 수 있습니다.

5. 주문, 패키징 및 마킹

5.1 부품 번호 및 빈 구분 시스템

• X부품 번호는 EL354N(X)(Y)-VG 구조를 따릅니다.
• Y: CTR 등급 옵션. 'A'는 50-150% 빈(EL354NA)을 나타냅니다. 문자 없음은 표준 20-300% 빈(EL354N)을 나타냅니다.
• V: 테이프 및 릴 옵션. 'TA' 또는 'TB'는 릴 유형 및 방향을 지정합니다. 생략 시 튜브 패키징(100개)을 의미합니다.
• G: VDE 인증을 나타내는 선택적 접미사가 포함됩니다.

: 할로겐 프리 구조를 나타냅니다.

패키징 옵션에는 튜브(100개) 또는 테이프-릴(TA 및 TB 옵션 모두 릴당 3000개)이 포함됩니다. 'TA'와 'TB' 옵션은 캐리어 테이프 상의 부품 방향이 다르며, 이는 피크 앤 플레이스 장비의 피더 요구 사항과 일치해야 합니다.

5.2 소자 마킹소자는 상단 표면에 코드로 마킹됩니다:.

• ELEL 354N RYWWV
• : 제조사 코드.354N
• R: 기본 소자 번호.
• Y: CTR 등급(예: 'A' 또는 공백).
• WW: 1자리 연도 코드.
• V: 2자리 주 코드.

: VDE 인증 존재 여부(선택 사항).

5.3 테이프 및 릴 사양

엠보싱 캐리어 테이프에 대한 상세 치수(포켓 치수 A, B, D0, D1, 테이프 너비 W, 피치 P0, 커버 테이프 실링 치수)가 제공됩니다. 이는 자동화 조립 장비를 올바르게 설정하는 데 필요합니다.

6. 애플리케이션 지침 및 설계 고려 사항

6.1 일반적인 애플리케이션 회로_F주요 애플리케이션은 AC 라인 전압 센싱 또는 제로 크로싱 검출입니다. 일반적인 회로는 입력 핀(1 & 2)을 AC 라인에 걸쳐 직렬로 전류 제한 저항과 연결하는 것을 포함합니다. 저항 값은 피크 AC 전압을 고려하여 피크 순방향 전류(I

)를 50 mA 미만의 안전한 값으로 제한하도록 계산해야 합니다. 출력 트랜지스터는 공통 이미터 구성(이미터 접지, 콜렉터는 부하 저항을 통해 논리 전원으로 풀업)으로 연결되어 AC 사이클에 따라 토글되는 디지털 신호를 제공할 수 있습니다. 극성이 알려지지 않은 DC 센싱의 경우, 소자는 전류 방향에 관계없이 전도되므로 센싱 라인에 직접 배치될 수 있습니다.

• 6.2 중요한 설계 요소전류 제한
• : 입력 회로 설계의 가장 중요한 측면입니다. 저항은 최악의 조건(최대 라인 전압, 최소 저항 허용 오차)에서도 전류를 제한해야 합니다.CTR 열화
• : CTR은 시간이 지남에 따라 열화될 수 있으며, 특히 높은 동작 온도 및 전류에서 그렇습니다. 설계 시 마진을 포함시켜야 합니다(예: 데이터시트의 최소 CTR을 사용한 후 수명에 대한 추가 디레이팅 계수를 적용).노이즈 내성_IO: 기생 커패시턴스(C
• )는 고주파 과도 현상(ESD 또는 EMI와 같은)을 절연 장벽을 가로질러 결합시킬 수 있습니다. 노이즈가 많은 환경에서는 출력측에 추가 필터링을 하거나 마이크로컨트롤러에서 더 빠른 디지털 필터를 사용해야 할 수 있습니다.스위칭 속도 제한
• : 18 µs의 상승/하강 시간은 소자를 저주파 애플리케이션으로 제한합니다. 고속 디지털 데이터 라인 절연에는 적합하지 않습니다.열 방출

온도에 따른 디레이팅을 고려하여 총 전력 소산(입력 LED 손실 + 출력 트랜지스터 손실)이 200 mW를 초과하지 않도록 하십시오.

7. 기술 비교 및 차별화

EL354N-G의 주요 차별화 요소는 통합된 역병렬 LED 입력으로, AC 또는 극성이 알려지지 않은 DC 신호를 처리하기 위한 외부 브리지 정류기나 복잡한 회로가 필요 없습니다. 이는 표준 DC 입력 포토커플러와 비교하여 BOM을 단순화하고 보드 공간을 절약합니다. AC 입력 포토커플러 부문 내에서, 3750Vrms 절연, 할로겐 프리 재료, 포괄적인 국제 안전 인증(UL, VDE 등)을 컴팩트한 SOP 패키지로 결합한 것은 비용에 민감하면서도 안전이 중요한 글로벌 애플리케이션에 강력한 가치 제안을 제시합니다. 더 좁은 CTR 빈(EL354NA)의 가용성은 수동 분류나 보정 없이 더 일관된 이득이 필요한 설계에 이점을 제공합니다.

8. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 이 소자를 사용하여 120VAC 또는 230VAC 전원을 직접 센싱할 수 있나요?

A: 예, 가능합니다. 하지만 외부 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 피크 전원 전압(예: 230VAC RMS는 피크 약 325V)과 원하는 LED 전류를 기반으로 저항 값을 계산하고, 피크 전류가 절대 최대 정격 50 mA보다 훨씬 낮게 유지되도록 해야 합니다.

Q: EL354N과 EL354NA의 차이점은 무엇인가요?

A: 차이점은 전류 전달율(CTR) 빈 구분에 있습니다. EL354N은 더 넓은 범위(20-300%)를 가지며, EL354NA는 더 좁고 높은 최소 범위(50-150%)를 가집니다. 단위 간 더 일관된 이득이 필요한 애플리케이션에는 'NA' 버전을 사용하십시오.

Q: 출력은 포토트랜지스터입니다. 이를 사용하여 릴레이를 직접 구동할 수 있나요?

A: 권장하지 않습니다. 포토트랜지스터의 전류 처리 능력은 제한적입니다(전력 소산 정격과 관련). 이는 신호 레벨 소자로 설계되었습니다. 릴레이를 구동하려면 포토커플러 출력으로 더 큰 파워 트랜지스터나 MOSFET 게이트를 구동하십시오.

Q: 설계에서 신뢰할 수 있는 절연을 어떻게 보장하나요?

A: 관련 안전 표준(예: IEC 60950-1, IEC 62368-1)에 따라 PCB 상의 입력 및 출력 회로 사이에 적절한 크리피지 및 클리어런스 거리를 유지하십시오. 소자 자체의 3750Vrms 정격은 보드 상의 충분한 간격으로 지원되어야 합니다.

9. 동작 원리

이 소자는 광전 변환 및 절연 원리에 따라 동작합니다. 두 입력 적외선 LED 중 하나(극성에 따라)를 통해 전류가 흐르면 빛을 방출합니다. 이 빛은 투명한 절연 장벽(일반적으로 성형 플라스틱)을 통과하여 출력측의 실리콘 포토트랜지스터의 베이스 영역에 도달합니다. 광자는 베이스에서 전자-정공 쌍을 생성하여 효과적으로 베이스 전류 역할을 하여 트랜지스터를 켜고 훨씬 더 큰 콜렉터 전류가 흐르게 합니다. 핵심은 입력과 출력 사이의 유일한 연결이 광학적이라는 점으로, 갈바닉 절연을 제공합니다. 역병렬 LED 구성은 핀 1(애노드)로 들어가 핀 2(캐소드)로 나오는 전류가 하나의 LED를 켜고, 반대 방향의 전류가 다른 LED를 켜도록 하여 AC 또는 양방향 DC에서 동작을 보장합니다.

10. 산업 동향