솔리드 스테이트 릴레이 6핀 DIP 타입 Form A SSR 데이터시트 - 60V ~ 600V 출력 - 50mA ~ 800mA 부하 전류

1. 제품 개요

본 문서는 6핀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 구성의 범용 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) 시리즈에 대해 상세히 설명합니다. 이 장치는 단극 단투(Form A) 릴레이로, 즉 정상 개방(NO) 접점을 제공합니다. 움직이는 부품이 없어 우수한 신뢰성, 긴 수명, 무소음 동작을 제공하므로 다양한 응용 분야에서 기존의 전자기계식 릴레이(EMR)를 대체하도록 설계되었습니다.

핵심 기술은 입력측의 AlGaAs 적외선 LED가 고전압 출력 검출 회로에 광학적으로 결합된 것을 포함합니다. 이 검출기는 광전 다이오드 어레이와 MOSFET으로 구성되어 AC 및 DC 부하 모두를 제어할 수 있습니다. 광절연은 저전압 제어 회로와 고전압 부하 회로 사이에 높은 절연 전압(5000 Vrms)을 제공하여 시스템 안전성과 노이즈 내성을 향상시킵니다.

2. 주요 특징 및 장점

• 정상 개방(Form A) 구성:간단한 단일 채널 스위칭.
• 낮은 동작 전류:입력 LED는 최소 구동 전류만 필요로 하므로 저전력 논리 회로 및 마이크로컨트롤러와 호환됩니다.
• 넓은 출력 전압 범위:출력 내전압이 60V에서 600V(EL606A, EL625A, EL640A, EL660A)까지 다양한 모델로 제공되어 다양한 응용 전압 레벨에 대응합니다.
• 낮은 온 저항:MOSFET 기반 출력은 낮은 도통 손실을 제공하여 효율성을 향상시키고 발열을 줄입니다.
• 넓은 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C에서 신뢰성 있는 동작으로 산업 및 가혹한 환경에 적합합니다.
• 높은 절연 전압:입력과 출력 사이 5000 Vrms 절연으로 안전성을 보장하고 민감한 제어 전자 장치를 보호합니다.
• 산업 인증:UL 1577, UL 508, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, CQC 표준에 인증되어 국제 안전 및 성능 요구사항을 준수합니다.
• 패키지 옵션:표준 스루홀 DIP 및 표면 실장(SMD) 리드 형태 변형으로 제공됩니다.

3. 기술 사양 상세 분석

3.1 절대 최대 정격

이는 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계치입니다. 동작은 항상 이 한계 내에서 이루어져야 합니다.

• 입력 (LED 측):최대 순방향 전류(IF)는 50 mA이며, 펄스 조건에서 피크 순방향 전류(IFP)는 1 A입니다. 역방향 전압(VR)은 5 V로 제한됩니다.
• 출력 (스위치 측):내전압(VL)은 출력이 차단할 수 있는 최대 전압을 정의하며, 60V(EL606A)에서 600V(EL660A)까지 다양합니다. 연속 부하 전류(IL)는 모델 및 연결 유형(A, B, C)에 따라 50 mA에서 800 mA까지 다릅니다. 단기 서지에 대한 펄스 부하 전류(ILPeak)도 명시되어 있습니다.
• 절연:입력과 출력 사이에서 1분 동안 5000 Vrms를 견딥니다.
• 열적:동작 온도 범위는 -40°C ~ +85°C입니다. 저장 온도는 125°C까지입니다. 최대 납땜 온도는 260°C에서 10초입니다.

3.2 전기-광학 특성

이 매개변수들은 25°C에서 SSR의 동작 성능을 정의합니다.

• 입력 특성:LED의 일반적인 순방향 전압(VF)은 10mA에서 1.18V입니다. 역방향 누설 전류(IR)는 매우 낮습니다(<1 µA).
• 출력 특성 - 오프 상태:SSR이 꺼져 있을 때의 누설 전류(Ileak)는 최대 1 µA로 지정되어 우수한 차단 능력을 나타냅니다.
• 출력 특성 - 온 상태:핵심 매개변수는 온 저항(Rd(ON))입니다. 이는 모델과 연결 유형에 따라 크게 다릅니다:
  • 연결 A:최고 전류 정격, 최고 Rd(ON) (예: EL606A: 0.75Ω typ, 2.5Ω max).
  • 연결 B:균형 잡힌 정격, 중간 Rd(ON).
  • 연결 C:낮은 전류 정격, 최저 Rd(ON) (예: EL606A: 0.2Ω typ, 0.5Ω max).
  선택은 최대 부하 전류와 전력 손실(I²R 손실) 사이의 절충을 수반합니다.
• 출력 커패시턴스(Cout):30 pF에서 85 pF 범위입니다. 낮은 커패시턴스는 고주파 스위칭에서 손실을 줄이는 데 유리합니다.
• 전달 특성:출력을 안정적으로 켜는 데 필요한 입력 전류(IF(on), 최대 3 mA)와 끄는 데 필요한 입력 전류(IF(off), 최소 0.4 mA)를 정의합니다. 이는 명확한 스위칭 문턱값을 보장합니다.
• 스위칭 속도:턴온 시간(Ton)은 일반적으로 0.35 ms에서 1.3 ms 사이입니다. 턴오프 시간(Toff)은 매우 빠르며 일반적으로 0.1 ms입니다. 이는 일부 SSR보다 느리지만 많은 산업 제어 응용 분야에 충분합니다.
• 절연 매개변수:절연 저항(RI-O)은 매우 높으며(>5×10¹⁰ Ω), 절연 커패시턴스(CI-O)는 낮습니다(1.5 pF typ).

4. 성능 곡선 및 그래픽 데이터

데이터시트에는 일반적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다(제공된 텍스트에는 상세히 나와 있지 않음). 일반적으로 다음을 설명합니다:

• 순방향 전압 대 순방향 전류(Vf-If):입력 LED에 대해, 다이오드와 같은 특성을 보여줍니다.
• 온 저항 대 부하 전류(Rd(ON)-IL):Rd(ON)이 스위칭되는 전류량에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다.
• 온 저항 대 주변 온도(Rd(ON)-Ta):열 설계에 중요하며, Rd(ON)은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 증가하여 더 높은 손실을 초래합니다.
• 전달 특성 그래프:출력 상태(켜짐/꺼짐) 대 입력 LED 전류를 그려서 시각적으로 턴온/오프 문턱값과 히스테리시스를 정의합니다.

이 곡선들은 설계자가 25°C 일반값을 벗어난 비표준 또는 변화하는 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

5. 기계적, 패키지 및 조립 정보

5.1 핀 구성 및 회로도

6핀 DIP는 표준 핀아웃을 가집니다:

• 핀 1: LED 애노드(+)
• 핀 2: LED 캐소드(-)
• 핀 4, 6: MOSFET 드레인 (출력 단자, DC의 경우 일반적으로 교환 가능)
• 핀 5: MOSFET 소스 (공통 출력 단자)
• 핀 3: 내부적으로 연결되지 않음(NC), 기계적 안정성을 위해 사용될 수 있음.

내부 회로도는 LED가 광전 어레이를 구동하여 N채널 MOSFET 출력단의 게이트를 완전히 켜기에 충분한 전압을 생성하는 것을 보여줍니다.

5.2 패키지 치수 및 장착

다음에 대한 상세한 기계 도면이 제공됩니다:

• 표준 DIP 타입:스루홀 PCB 장착용.
• 옵션 S1 타입 (로우 프로파일 표면 실장):SMD 조립용.
• 권장 패드 레이아웃:SMD 버전용, 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성을 보장합니다.

치수에는 본체 크기, 핀 간격(DIP의 경우 일반적으로 2.54mm 피치), 리드 길이, 스탠드오프 높이가 포함됩니다.

5.3 장치 마킹

장치는 상단에 코드로 표시됩니다: "EL" 접두사, 부품 번호(예: 660A), 1자리 연도 코드(Y), 2자리 주 코드(WW), VDE 옵션 코드(V). 이는 추적성을 가능하게 합니다.

5.4 납땜 및 취급 지침

절대 최대 정격을 기반으로:

• 리플로우 납땜 (SMD):피크 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 260°C 이상의 시간은 손상을 방지하기 위해 10초로 제한되어야 합니다.
• 웨이브/핸드 납땜 (DIP):표준 관행이 적용되지만 열 스트레스를 최소화해야 합니다.
• ESD 주의사항:MOSFET 기반이지만 출력은 광전 구동에 의해 보호됩니다. 민감한 구성 요소에 대한 표준 ESD 취급을 권장합니다.
• 저장:-40°C ~ +125°C 온도 범위 내에서 건조한, 정전기 방지 조건에 보관하십시오.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 모델 번호 체계

부품 번호는 다음 형식을 따릅니다:EL6XXA(Y)(Z)-V

• XX:출력 전압/전류를 정의하는 부품 번호 (06, 25, 40, 60).
• Y:리드 형태 옵션. 'S1'은 표면 실장 로우 프로파일을 나타냅니다. 공백은 표준 DIP를 나타냅니다.
• Z:SMD 부품용 테이프 및 릴 옵션 (TA, TB, TU, TD). 튜브 포장용 공백.
• V:VDE 안전 인증 옵션을 나타냅니다.

예: EL660AS1(TA)-V는 TA 테이프 및 릴에 SMD 패키지로 포장된 600V, 50-80mA SSR로 VDE 인증을 받았습니다.

6.2 포장 사양

• 표준 DIP:튜브에 포장, 튜브당 65개.
• 표면 실장 (S1):테이프 및 릴에 포장, 릴당 1000개. 자동 피크 앤 플레이스 머신 설정을 위한 상세한 테이프 치수(포켓 크기 A, B, 구멍 Do, D1, 피치 E, F) 및 릴 사양이 제공됩니다.

7. 응용 지침 및 설계 고려사항

7.1 목표 응용 분야

이 SSR들은 신뢰할 수 있는 절연 스위칭이 필요한 광범위한 응용 분야에 적합합니다:

• 통신 및 교환 장비:신호 라우팅, 라인 카드 인터페이스.
• 테스트 및 측정 장비:센서 입력 스위칭, 신호 멀티플렉싱.
• 공장 자동화(FA) 및 사무 자동화(OA):솔레노이드, 소형 모터, 램프, 히터 제어.
• 산업 제어 시스템(ICS):PLC 출력 모듈, 논리 회로와 전력 회로 사이의 인터페이스.
• 보안 시스템:경보, 도어록 또는 카메라 전원 스위칭.

7.2 주요 설계 고려사항

1. 입력 구동 회로:LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용하십시오. 공급 전압(예: 3.3V, 5V, 12V), 원하는 LED 전류(보장된 턴온을 위해 일반적으로 5-10mA), LED의 VF를 기반으로 저항 값을 계산하십시오. 구동 회로가 최소한 최대 IF(on)(3mA)를 공급할 수 있고 IF(off)(0.4mA) 아래로 끌어내려 턴오프를 보장할 수 있는지 확인하십시오.
2. 출력 부하 고려사항:
   • 전압 정격:최대 부하 전압(서지 포함)이 장치의 VL 정격 아래인 모델(EL606A/625A/640A/660A)을 선택하십시오. 디레이팅(예: 240VAC 라인에 400V 부품 사용)은 좋은 관행입니다.
   • 전류 정격:연속 RMS 또는 DC 부하 전류를 기준으로 선택하십시오. 연결 유형(A/B/C)의 절충을 고려하십시오. 부하 전류는 최악의 온도 조건에서 선택된 연결 및 모델에 대해 지정된 IL을 초과해서는 안 됩니다.
   • 유도성 부하:유도성 부하(릴레이, 솔레노이드, 모터)를 스위칭할 때, 부하 양단에 스너버 회로(RC 네트워크) 또는 플라이백 다이오드(DC용)가필수적입니다이는 SSR의 내전압을 초과할 수 있는 전압 스파이크를 억제하기 위함입니다.
   • 인러시 전류:램프나 높은 턴온 서지를 가진 용량성 부하와 같은 부하의 경우 피크 서지 전류가 ILPeak 정격 내에 있는지 확인하십시오. NTC 서미스터나 다른 인러시 제한기가 필요할 수 있습니다.
3. 열 관리:SSR의 전력 손실(Pout)은 I_load² * Rds(on)으로 계산됩니다. 최대 전류 및 상승된 온도에서 이는 상당할 수 있습니다. 특히 SMD 버전의 경우 PCB 레이아웃이 방열을 위한 충분한 구리 면적을 제공하는지 확인하십시오. 주변 온도(Ta) 및 열 저항과 연결된 최대 접합 온도를 초과하지 마십시오.
4. PCB 레이아웃:안전 표준(예: IEC 61010-1)에 따라 PCB에서 입력과 출력 트레이스 사이의 크리피지 및 클리어런스 거리를 유지하십시오. 고전류 출력 트레이스를 짧고 넓게 유지하십시오.

8. 기술 비교 및 선택 가이드

이 시리즈의 네 가지 모델은 전압 및 전류 능력에 따라 명확한 계층을 형성합니다:

• EL606A (60V):저전압 DC 응용 분야용. 최고의 연속 전류(연결 C에서 최대 800mA)와 최저의 온 저항을 제공합니다.
• EL625A (250V):120VAC 라인 전압 응용 분야(디레이팅 포함) 또는 중간 범위 DC 시스템에 적합합니다. 전류(최대 300mA)와 전압의 좋은 균형을 제공합니다.
• EL640A (400V):240VAC 라인 전압 응용 분야에 이상적입니다. 전류 정격 최대 150mA.
• EL660A (600V):고전압 DC 또는 상당한 서지를 가진 까다로운 산업 AC 라인용. 전류 정격 최대 80mA.

전자기계식 릴레이(EMR)와 비교:이 SSR들은 접점 바운스가 없고, 수명이 훨씬 길며(수십억 사이클), 무소음 동작, 충격 및 진동에 대한 저항성이 더 좋습니다. 일반적으로 더 느리고, 초기 비용이 더 높으며, 0이 아닌 온 저항으로 인해 열 발산이 있습니다.

다른 SSR과 비교:광전 MOSFET 결합은 매우 낮은 출력 누설과 안정적인 온 저항을 제공합니다. AC 스위칭에 사용되는 트라이악 기반 SSR과는 다르며, 이 MOSFET 기반 릴레이는 DC를 스위칭할 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 이 SSR은 AC 부하를 스위칭할 수 있나요?

Yes.MOSFET 출력은 꺼져 있을 때 양방향입니다. 그러나 단일 MOSFET의 바디 다이오드는 켜져 있을 때 단방향으로 만듭니다. 진정한 AC 스위칭을 위해 종종 두 개의 MOSFET이 백투백으로 사용됩니다. 데이터시트는 "AC/DC 및 DC 전용 출력 연결을 가능하게 합니다"라고 명시합니다. 회로도 및 연결 다이어그램(A, B, C)은 단일 MOSFET을 보여줍니다. 따라서 AC 스위칭을 위해 외부 회로 또는 특정 연결 구성(아마도 드레인 핀 4와 6을 모두 포함)이 켜져 있을 때 양방향으로 전류를 차단하는 것으로 암시됩니다. 설계자는 AC 스위칭을 올바르게 구현하기 위해 상세한 연결 다이어그램을 참조해야 합니다.

9.2 연결 방식 A, B, C의 차이는 무엇인가요?

이는 최대 부하 전류(IL)와 낮은 온 저항(Rd(ON)) 사이의 절충을 하는 광전 어레이와 MOSFET의 서로 다른 내부 또는 외부 배선 구성입니다.연결 A는 높은 전류 처리 능력을 우선시합니다.연결 C는 가능한 가장 낮은 도통 손실(가장 낮은 Rd(ON))을 우선시합니다.연결 B는 중간 지점을 제공합니다. 선택은 설계가 전류 처리 능력에 의해 제한되는지 아니면 전력 손실/전압 강하에 의해 제한되는지에 따라 달라집니다.

9.3 전력 손실과 발생 열은 어떻게 계산하나요?

SSR에서 소산되는 전력(P_ssr)은 거의 전적으로 출력 MOSFET에서 발생합니다:P_ssr = I_load² * Rds(on). 보수적인 추정을 위해 예상 동작 접합 온도에서 데이터시트의 최대 Rds(on)을 사용하십시오. 예를 들어, 연결 C의 EL606A(Rds(on)_max = 0.5Ω)가 500mA DC를 스위칭하면 P = (0.5)² * 0.5 = 0.125W를 소산합니다. 이 열은 접합 온도를 한계 내로 유지하기 위해 핀과 PCB 구리를 통해 방출되어야 합니다.

9.4 방열판이 필요한가요?

더 높은 전류에서 SMD 패키지의 경우, 예. 필요성은 계산된 전력 손실, PCB 레이아웃에 대한 접합-주변 열 저항(RθJA), 최대 주변 온도에 따라 달라집니다. 계산된 접합 온도(Tj = Ta + (P_ssr * RθJA))가 85°C에 접근하거나 초과하면 개선된 방열(더 많은 구리, 열 비아, 외부 방열판)이 필요합니다.

10. 동작 원리

SSR은 광절연 및 광전압 생성 원리에 따라 동작합니다. 입력 AlGaAs 적외선 LED에 전류가 흐르면 빛을 방출합니다. 이 빛은 출력측의 광전 다이오드 어레이에 의해 감지됩니다. 이 어레이는 출력단의 N채널 MOSFET 게이트를 완전히 강화시키기에 충분한 개방 회로 전압을 생성합니다. 이는 MOSFET을 켜서 드레인과 소스 단자 사이에 낮은 저항 경로를 생성하여 "스위치"를 닫습니다. LED 전류가 제거되면 광전압이 붕괴되고 MOSFET 게이트가 방전되어 장치가 꺼집니다. 광 경로는 높은 전기적 절연을 제공합니다.

11. 산업 동향 및 트렌드

솔리드 스테이트 릴레이는 더 높은 신뢰성, 더 긴 수명, 소형화에 대한 요구로 인해 많은 응용 분야에서 전자기계식 릴레이에 비해 시장 점유율을 계속 확보하고 있습니다. SSR 개발을 주도하는 트렌드에는 다음이 포함됩니다:

• 더 높은 전력 밀도:더 작은 패키지에서 더 많은 전류를 처리하기 위해 더 낮은 Rds(on)을 가진 SSR 개발, 보드 공간 절감.
• 통합:과전류 감지, 열 차단, 상태 피드백과 같은 보호 기능을 SSR 패키지에 통합.
• 더 넓은 전압 범위:저전압(예: 12V/24V 자동차/산업) 및 전원 전압 응용 분야 모두를 위한 장치에 대한 수요가 있습니다.
• 개선된 절연 재료:고급 몰드 컴파운드 및 내부 구조를 통해 안전 등급과 신뢰성 향상.

이 데이터시트에 설명된 장치 제품군은 여러 산업 분야에 걸친 범용 절연 스위칭 요구에 대한 성숙하고 잘 특성화된 솔루션을 나타냅니다.