솔리드 스테이트 릴레이 8핀 DIP 2채널 데이터시트 - 8핀 DIP 패키지 - 400V/600V 항복전압 - 120mA/50mA 부하 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

EL840A와 EL860A는 컴팩트한 8핀 DIP 포맷으로 패키징된 범용 듀얼 채널 솔리드 스테이트 릴레이(SSR)입니다. 이 장치들은 광결합 메커니즘을 사용하며, 입력측에 AlGaAs 적외선 LED를 갖추고 출력측의 고전압 출력 검출기 회로와 광학적으로 절연되어 있습니다. 출력 검출기는 MOSFET 스위치를 구동하는 광전 다이오드 어레이로 구성됩니다. 이 구성은 두 개의 독립적인 Form A(노멀리 오픈) 전자기계식 릴레이와 동등한 전기적 기능을 제공하며, 기계식 대비 우수한 신뢰성, 긴 수명, 빠른 스위칭 속도를 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 SSR 시리즈의 주요 장점은 솔리드 스테이트 설계에서 비롯됩니다. 주요 이점으로는 움직이는 부품이 전혀 없어 접점 바운스, 아크, 기계적 마모를 제거하여 매우 긴 작동 수명과 높은 신뢰성을 보장합니다. 입력과 출력 간의 광절연은 5000 Vrms의 높은 절연 전압을 제공하여 시스템 안전성과 노이즈 내성을 향상시킵니다. 이 장치들은 높은 감도와 속도로 저레벨 아날로그 신호를 제어하도록 설계되었습니다. 컴팩트한 8핀 DIP 풋프린트는 고밀도 PCB 레이아웃에 적합합니다. 타겟 응용 분야로는 신호 또는 저전력 부하의 신뢰할 수 있고 빠르며 절연된 스위칭이 필요한 산업 자동화, 통신 장비, 컴퓨터 주변 장치, 고속 검사 기계 등이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

EL840A와 EL860A의 성능은 전기적, 광학적, 열적 파라미터의 포괄적인 세트로 정의됩니다. 이러한 사양을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 신뢰할 수 있는 동작에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 입력 (LED 측):최대 연속 순방향 전류(I_F)는 50 mA입니다. 최대 5V의 역전압(V_R)이 인가될 수 있습니다. 펄스 조건(100Hz, 0.1% 듀티 사이클)에서 최대 1A의 피크 순방향 전류(I_FP)가 허용됩니다. 입력 전력 소산(P_in)은 75 mW를 초과해서는 안 됩니다.
• 출력 (MOSFET 측):EL840A와 EL860A 사이의 중요한 차이점은 출력 전압 및 전류 정격입니다. EL840A는 항복 전압(V_L) 400V와 연속 부하 전류(I_L) 정격 120 mA를 가집니다. EL860A는 더 높은 항복 전압 600V로 정격되었지만 더 낮은 연속 전류 50 mA를 가집니다. 설계자는 특정 전압 및 전류 요구 사항에 따라 모델을 선택해야 합니다. 펄스 부하 전류(I_LPeak)는 EL840A의 경우 100ms 동안 300 mA, EL860A의 경우 150 mA입니다. 출력 전력 소산(P_out)은 800 mW로 제한됩니다.
• 절연 및 열적:입출력 간 절연 전압(V_I-O)은 5000 Vrms입니다(1분간 테스트). 장치는 주변 온도 범위 -40°C ~ +85°C에서 작동할 수 있으며 -40°C ~ +125°C에서 보관할 수 있습니다. 리플로우 공정 중 납땜 온도는 10초 이상 260°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 일반적으로 25°C에서 지정되며 SSR의 동작 특성을 정의합니다.

• 입력 특성:입력 LED의 순방향 전압(V_F)은 구동 전류 10mA에서 일반적으로 1.18V이며 최대 1.5V입니다. 역방향 누설 전류(I_R)는 5V 역바이어스에서 최대 1 µA입니다.
• 출력 특성:오프 상태 누설 전류(I_leak)는 매우 낮으며, 입력 LED가 꺼지고 출력이 최대 정격 전압일 때 최대 1 µA입니다. 온 저항(R_d(ON))은 전압 강하와 전력 손실에 영향을 미치는 핵심 파라미터입니다. EL840A는 최대 부하에서 10mA 입력 전류로 구동 시 일반적인 R_d(ON)이 20Ω(최대 30Ω)인 반면, EL860A는 일반적으로 40Ω(최대 70Ω)입니다.
• 전달 특성:이는 입력과 출력 간의 관계를 정의합니다. 출력 MOSFET을 완전히 활성화하는 데 필요한 LED 턴온 전류(I_F(on))는 두 모델 모두 최대 5mA(일반적 3mA)입니다. LED 턴오프 전류(I_F(off))는 최소 0.4mA이며, 이 미만에서는 출력이 꺼짐이 보장됩니다. 이는 입력 전류 히스테리시스를 정의합니다.
• 스위칭 속도:턴온 시간(T_on)은 입력 전류를 인가한 시점부터 출력이 온 상태 값의 90%에 도달하기까지의 지연 시간입니다. EL840A의 경우 일반적으로 0.4ms(최대 3ms), EL860A의 경우 일반적으로 1.4ms(최대 3ms)입니다. 턴오프 시간(T_off)은 두 모델 모두 일반적으로 0.05ms(최대 0.5ms)입니다. 이는 SSR에 비해 상대적으로 빠르며 많은 신호 스위칭 응용 분야에 적합합니다.
• 절연 파라미터:절연 저항(R_I-O)은 500V DC에서 최소 5 x 10¹⁰Ω입니다. 절연 커패시턴스(C_I-O)는 최대 1.5 pF이며, 이는 고주파 노이즈 커플링 고려 사항에 중요합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트에서 특정 그래픽 데이터(대표적인 전기-광학 특성 곡선, 턴온/턴오프 시간 다이어그램)가 참조되지만, 텍스트 데이터를 통해 주요 추세를 분석할 수 있습니다. 입력 LED의 순방향 전류와 순방향 전압 간의 관계는 표준 다이오드 지수 곡선을 따를 것입니다. 온 저항은 특정 조건에서 지정되며, 양의 온도 계수를 가질 것입니다. 즉, 출력 MOSFET의 접합 온도가 상승함에 따라 증가합니다. 스위칭 시간은 부하에 의존적입니다. 지정된 시간은 저항성 부하(R_L= 200Ω)를 위한 것입니다. 용량성 또는 유도성 부하는 이러한 시간에 영향을 미치며, 보호 및 타이밍 안정성을 위해 스너버 네트워크가 필요할 수 있습니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 핀 구성 및 회로도

장치는 표준 8핀 DIP 핀아웃을 사용합니다. 핀 1과 3은 두 개의 독립적인 입력 LED의 애노드입니다. 핀 2와 4는 해당 캐소드입니다. 출력측은 두 개의 독립적인 MOSFET 스위치로 구성됩니다. 각 채널에 대해 드레인과 소스 단자는 내부 회로도에 따라 핀 5, 6, 7, 8에 연결되어 SPST 스위치로 유연하게 연결할 수 있습니다.

4.2 패키지 치수 및 옵션

제품은 두 가지 주요 패키지 스타일로 제공됩니다: 스루홀 리드를 가진표준 DIP 타입과 로우 프로파일인옵션 S1 타입(표면 실장 리드폼)입니다. 두 가지 모두에 대해 본체 길이, 너비, 높이, 리드 피치(DIP 표준 2.54mm), 리드 치수를 포함한 상세 치수 도면이 제공됩니다. SMD 옵션의 경우 신뢰할 수 있는 납땜과 기계적 강도를 보장하기 위해 권장 패드 레이아웃도 제공됩니다.

4.3 극성 및 장치 마킹

장치는 상단 표면에 마킹됩니다. 마킹 형식은 다음과 같습니다: "EL"(제조사 식별자), 부품 번호(예: 860A), 1자리 연도 코드(Y), 2자리 주 코드(WW), VDE 승인 버전을 나타내는 선택적 "V"입니다. 패키지 본체의 점 또는 노치로 표시된 핀 1의 정확한 식별은 올바른 방향 설정에 필수적입니다.

5. 납땜 및 조립 가이드라인

5.1 리플로우 납땜 프로파일

표면 실장 조립의 경우 손상을 방지하기 위해 특정 리플로우 온도 프로파일을 따라야 합니다. 이 프로파일은 IPC/JEDEC J-STD-020D를 준수합니다. 주요 파라미터로는 150°C에서 200°C까지 60-120초 동안의 예열 단계, 최대 3°C/초의 상승 속도, 액상선(217°C) 이상에서 60-100초, 최대 30초 동안 260°C의 피크 패키지 본체 온도가 포함됩니다. 이러한 조건은 내부 반도체 접합부를 과도한 열 스트레스에 노출시키지 않으면서 적절한 솔더 조인트 형성을 보장합니다.

5.2 사용 시 주의사항

몇 가지 중요한 설계 고려사항이 강조됩니다. 전압, 전류, 전력의 절대 최대 정격을 절대 초과해서는 안 됩니다. 출력 MOSFET은 본질적으로 전압 서지나 유도성 킥백에 대해 보호되지 않습니다. 가혹한 전기 환경에서는 스너버나 TVS 다이오드와 같은 외부 보호 부품이 필요할 수 있습니다. 패키지의 낮은 열 질량은 전력 소산과 충분한 PCB 구리 면적을 통한 방열에 주의를 기울여야 함을 의미하며, 특히 최대 부하 전류 근처나 높은 주변 온도에서 작동할 때 더욱 그렇습니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 모델 넘버링 시스템

부품 번호는 EL8XXA(Y)(Z)-V 구조를 따릅니다.

• XX:부품 번호를 나타내며, 40(EL840A) 또는 60(EL860A)으로 전압/전류 정격을 정의합니다.
• Y:리드 폼 옵션. "S1"은 표면 실장 리드폼을 나타냅니다. 생략 시 표준 스루홀 DIP를 의미합니다.
• Z:자동화 조립용 테이프 및 릴 옵션(TA, TB, TU, TD). 생략 시 튜브 포장을 의미합니다.
• V:VDE 안전 승인 옵션을 나타내는 접미사.

6.2 포장 사양

표준 DIP 버전은 45개 단위를 담는 튜브로 공급됩니다. 표면 실장 옵션(S1 with TA or TB tape)은 각각 1000개 단위의 릴로 공급됩니다. 자동 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성에 중요한 포켓 크기(A, B), 포켓 깊이(D0, D1), 피드 홀 피치(P0), 릴 너비(W)를 포함한 상세 테이프 치수가 제공됩니다.

7. 응용 노트 및 설계 고려사항

7.1 대표적인 응용 회로

SSR은 두 가지 주요 구성으로 사용될 수 있습니다: 두 개의 독립적인 단극 단투(SPST) 스위치로, 또는 출력을 적절히 연결하여 단일 Form A 체인지오버 또는 기타 구성으로 사용할 수 있습니다. 입력 LED는 일반적으로 디지털 논리 게이트나 트랜지스터에 의해 구동되며, 공급 전압과 원하는 LED 전류(예: 완전 출력 활성화를 위한 10-20 mA)를 기반으로 계산된 전류 제한 저항이 사용됩니다. 출력은 정격 전압 및 전류 내에서 DC 또는 AC 부하를 스위칭할 수 있습니다. AC 부하의 경우, MOSFET 본체 다이오드가 반 사이클 동안 전도하므로 장치는 본질적으로 양방향 스위치입니다.

7.2 설계 고려사항

• 열 관리:전력 소산을 P_diss= I_L²* R_d(ON)로 계산합니다. 총 장치 소산(P_T= 최대 850mW)이 초과되지 않도록 합니다. 충분한 PCB 구리 면적을 방열판으로 사용하십시오.
• 부하 호환성:SSR은 저항성 부하에 이상적입니다. 용량성 부하의 경우, 돌입 전류가 I_LPeak를 초과할 수 있습니다. 유도성 부하의 경우, 스위치를 끌 때 발생하는 전압 스파이크를 클램핑하기 위해 스너버 네트워크(부하 양단의 RC 또는 서지 전압 억제기)를 사용하십시오.
• 입력 구동:신뢰할 수 있는 턴온을 위해 입력 전류가 I_F(on)를 초과하고, 신뢰할 수 있는 턴오프를 위해 I_F(off) 미만으로 떨어지도록 합니다. 문턱 전류 근처에서 느린 입력 신호 에지를 피하십시오.
• 절연 무결성:높은 절연 등급을 유지하기 위해 PCB 상의 입력 및 출력 회로 사이에 적절한 크리피지 및 클리어런스 거리를 유지하십시오.

8. 기술 비교 및 선택 가이드

이 시리즈 내의 주요 차별화 요소는 전압과 전류 능력 사이의 트레이드오프입니다.EL840A는 더 높은 연속 전류(최대 120mA)가 필요하지만 더 낮은 전압(400V)에서의 응용 분야에 최적화되었습니다. 더 낮은 온 저항을 특징으로 하여 전압 강하와 전력 손실이 적습니다.EL860A는 더 높은 차단 전압(600V)이 필요하지만 더 낮은 연속 전류(50mA)를 가진 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 온 저항이 더 높습니다. 선택은 부하의 피크 전압과 정상 상태 전류를 기반으로 해야 합니다. 상당한 돌입 전류(램프나 커패시터와 같은)가 있는 부하의 경우, EL840A의 더 높은 펄스 전류 정격(300mA 대 150mA)도 결정적인 요소가 될 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 이 SSR은 AC 부하를 스위칭할 수 있나요?

예. 본질적인 본체 다이오드를 가진 출력 MOSFET 구조는 양방향 전류 흐름을 허용합니다. 따라서 항복 전압(V_L) 정격 내에서 AC 전압을 스위칭할 수 있습니다. 전류 정격은 DC와 AC의 피크 값 모두에 적용됩니다.

9.2 출력 검출기의 광전 다이오드 어레이의 목적은 무엇인가요?

광전 어레이는 입력측의 적외선 LED에 의해 조명될 때 전압을 생성합니다. 이 전압은 출력 MOSFET의 게이트를 구동하여 켜는 데 사용됩니다. 이 방법은 MOSFET 게이트를 바이어스하기 위해 전기적 연결이 필요하지 않으므로 완전한 갈바닉 절연을 제공합니다.

9.3 입력을 5V 마이크로컨트롤러와 어떻게 인터페이스하나요?

간단한 직렬 저항을 사용하십시오. 예를 들어, 5V의 마이크로컨트롤러 GPIO 핀, 약 1.2V의 LED V_F, 10mA의 원하는 I_F의 경우, 저항 값 R = (5V - 1.2V) / 0.01A = 380Ω입니다. 표준 390Ω 저항이 적합할 것입니다. 마이크로컨트롤러가 필요한 전류를 공급할 수 있는지 확인하십시오.

9.4 EL860A의 턴온 시간이 EL840A보다 긴 이유는 무엇인가요?

더 긴 일반적인 턴온 시간(1.4ms 대 0.4ms)은 EL860A의 고전압 MOSFET의 내부 설계와 관련이 있을 가능성이 높으며, 이는 다른 게이트 커패시턴스를 가지거나 600V 공정에 최적화된 광전 구동 회로의 특성 때문일 수 있습니다.

10. 동작 원리

장치는 광절연 및 광전 구동 원리에 따라 작동합니다. 입력 AlGaAs 적외선 LED에 순방향 전류가 인가되면 빛을 방출합니다. 이 빛은 절연 간극을 가로질러 출력측의 광전 다이오드 어레이에 도달합니다. 어레이는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 N채널 MOSFET의 게이트를 전도 상태로 바이어스하기에 충분한 전압을 생성합니다. 이는 드레인과 소스 단자 사이에 저저항 경로를 생성하여 릴레이 "접점"을 닫습니다. 입력 전류가 제거되면 빛 방출이 멈추고, 광전 전압이 감쇠하며, MOSFET 게이트가 방전되어 장치가 꺼지고 회로가 열립니다. 전체 과정에는 물리적 접촉이나 자기 결합이 포함되지 않아 긴 수명과 높은 노이즈 내성을 보장합니다.

11. 실용 설계 사례 연구

시나리오:데이터 수집 시스템의 아날로그 입력으로부터 24V DC, 80mA 센서 신호를 절연합니다.

구현:120mA 전류 정격(마진 제공)과 400V 전압 정격(24V를 훨씬 초과)을 가진 EL840A가 선택됩니다. 센서 출력은 5V 레일에서 330Ω 저항을 통해 SSR 입력을 구동하여 LED에 약 11mA를 공급하며, 이는 최대 I_F(on) 5mA보다 훨씬 높습니다. SSR 출력은 24V 센서 신호와 데이터 수집 입력 사이에 연결됩니다. SSR이 꺼졌을 때 논리 로우 상태를 정의하기 위해 수집 입력에 10kΩ 풀다운 저항이 배치됩니다. 낮은 누설 전류(최대 1µA)는 SSR이 꺼졌을 때 풀다운 저항 양단의 오류 전압을 최소화합니다. 빠른 스위칭 속도(일반적 0.4ms)는 필요한 경우 빠른 샘플링을 허용합니다. 5000Vrms 절연은 센서 환경의 그라운드 루프나 서지로부터 민감한 수집 회로를 보호합니다.

12. 기술 동향 및 배경

솔리드 스테이트 릴레이는 성숙하지만 지속적으로 진화하는 기술을 나타냅니다. 핵심 동향은 더 높은 통합도, 더 작은 패키지, 향상된 성능 지표를 향해 나아가고 있습니다. 이 장치는 광전 MOSFET 드라이버를 사용하지만, AC 스위칭을 위한 포토트라이액 드라이버나 통합 보호 기능(과전류, 과열)을 가진 더 진보된 IC 기반 설계와 같은 다른 기술도 존재합니다. 표면 실장 패키지(S1 옵션과 같은)로의 이동은 자동화 조립 및 보드 공간 감소를 위한 업계 전반의 동향과 일치합니다. 높은 절연 전압과 다중 국제 안전 승인(UL, VDE 등)은 글로벌 시장, 특히 산업 및 의료 장비에서 시스템 안전성과 신뢰성의 중요성이 증가하고 있음을 반영합니다. 향후 발전은 온 저항을 더욱 줄이고, 고주파 응용 분야를 위한 스위칭 속도를 높이며, 동일한 절연 패키지 내에 더 지능적인 제어 및 모니터링 기능을 통합하는 데 초점을 맞출 수 있습니다.