EL817-G Series Photocoupler Datasheet - 4-Pin DIP Package - Isolation 5000Vrms - CTR 50-600% - English Technical Document

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL817-G mewakili keluarga pemutus foto (optocoupler) berasaskan fototransistor yang direka untuk pengasingan dan penghantaran isyarat antara litar berpotensi berbeza. Setiap peranti mengintegrasikan diod pemancar inframerah yang digandingkan secara optik dengan pengesan fototransistor silikon, ditempatkan dalam pakej Dual In-line (DIP) 4-pin yang padat. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan pengasingan elektrik, mencegah lonjakan voltan, gelung bumi, dan hingar daripada merambat antara litar input dan output, seterusnya melindungi komponen sensitif dan memastikan integriti isyarat.

Proposisi nilai teras siri ini terletak pada keupayaan pengasingannya yang teguh, disahkan oleh penarafan voltan pengasingan tinggi 5000V_rms. This makes it suitable for industrial control systems and mains-connected appliances. The devices are manufactured to be halogen-free, complying with environmental regulations (Br < 900 ppm, Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). They also carry approvals from major international safety standards bodies including UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, and CQC, underscoring their reliability for use in certified end products.

2. Selami Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan yang jika dilampaui boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Operasi dalam keadaan ini tidak dijamin.

• Input (Bahagian LED): Diod inframerah mempunyai arus hadapan berterusan maksimum (I_F) sebanyak 60 mA. Ia boleh menahan arus denyut 1 μs yang sangat singkat (I_FP) sehingga 1 A, berguna untuk penindasan sementara. Voltan songsang maksimum (V_R) ialah 6 V. Kuasa input yang diserap (P_D) dinilai pada 100 mW pada 25°C, dengan pengurangan 2.9 mW/°C di atas suhu ambien 100°C.
• Output (Bahagian Transistor): Arus pengumpul fototransistor (I_C) adalah terhad kepada 50 mA. Voltan pengumpul-pemancar (V_CEO) boleh setinggi 80 V, manakala voltan pemancar-pengumpul (V_ECO) adalah terhad kepada 7 V. Penyerapan kuasa keluaran (P_C) ialah 150 mW pada 25°C, menurun sebanyak 5.8 mW/°C di atas 100°C.
• Jumlah Peranti: Jumlah kuasa terlesap untuk keseluruhan pakej (P_TOT) tidak boleh melebihi 200 mW.
• Isolation & Environment: Voltan pengasingan (V_ISO) antara input dan output ialah 5000 V_rms (diuji selama 1 minit pada 40-60% RH). Julat suhu operasi (T_OPR) adalah sangat luas, dari -55°C hingga +110°C. Suhu penyimpanan (T_STGJulat suhu operasi ialah -55°C hingga +125°C. Peranti ini dapat bertahan semasa pematerian pada suhu 260°C sehingga 10 saat.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Parameter ini menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa (T_a = 25°C kecuali dinyatakan).

• Ciri-ciri Diod Input: Voltan hadapan (V_F) biasanya 1.2V dengan maksimum 1.4V pada I_F = 20 mA. Arus balik (I_R) adalah maksimum 10 μA pada V_R = 4V. Kapasitansi input (C_in) biasanya 30 pF.
• Ciri-ciri Transistor Output: Arus gelap kolektor-emitor (I_CEO), iaitu arus bocor apabila LED dimatikan, adalah maksimum 100 nA pada V_CE = 20V. Voltan pecah adalah BV_CEO ≥ 80V dan BV_ECO ≥ 7V.
• Ciri Pemindahan (Kritikal):
  • Nisbah Pemindahan Arus (CTR): Ini adalah nisbah arus pengumpul keluaran (I_C) kepada arus hadapan LED masukan (I_F), dinyatakan sebagai peratusan. Ia adalah parameter utama yang menentukan kepekaan dan gandaan peranti. Siri EL817-G ditawarkan dalam pelbagai gred CTR, diukur pada I_F = 5mA dan V_CE = 5V:
    • EL817: 50% hingga 600% (julat luas)
    • EL817A: 80% hingga 160%
    • EL817B: 130% hingga 260%
    • EL817C: 200% hingga 400%
    • EL817D: 300% hingga 600%
    • EL817X: 100% hingga 200%
    • EL817Y: 150% hingga 300%
    Penggredan ini membolehkan pereka memilih peranti dengan gandaan yang sesuai untuk aplikasi mereka, memastikan prestasi litar yang konsisten dan mengelakkan keperluan untuk penentukuran selepas pemasangan.
  • Voltan Ketepuan: Voltan ketepuan pengumpul-pemancar (V_CE(sat)) biasanya 0.1V (maks 0.2V) apabila peranti dihidupkan sepenuhnya (I_F=20mA, I_C=1mA), menunjukkan prestasi pensuisan yang baik.
  • Parameter Pengasingan: Rintangan pengasingan (R_IO) adalah minimum 5×10¹⁰ Ω. Kapasitans penebatan (C_IO) biasanya 0.6 pF, yang sangat rendah dan membantu mengekalkan penolakan hingar frekuensi tinggi.
  • Kelajuan Pensuisan: Masa naik (t_r) dan masa turun (t_f) masing-masing biasanya 6 μs dan 8 μs (maksimum 18 μs setiap satu), di bawah keadaan ujian yang ditetapkan (V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Frekuensi potong (f_c) biasanya 80 kHz. Parameter ini menentukan frekuensi isyarat digital maksimum yang boleh dikendalikan oleh pengganding dengan berkesan.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun PDF menunjukkan kehadiran "Lengkung Ciri Elektro-Optik Biasa," graf khusus tidak disediakan dalam kandungan teks. Biasanya, lembaran data sedemikian termasuk lengkung yang menggambarkan hubungan berikut, yang penting untuk reka bentuk:

• CTR lawan Arus Kehadapan (I_F): Menunjukkan bagaimana nisbah pemindahan arus berubah dengan arus pemacu LED. CTR selalunya menurun pada I_F yang sangat tinggi disebabkan pemanasan dan kejatuhan kecekapan.
• CTR vs. Suhu Ambien (T_a): Menggambarkan ketergantungan suhu pada gandaan peranti. Pengganding berasaskan fototransistor biasanya menunjukkan pekali suhu negatif untuk CTR; gandaan berkurangan apabila suhu meningkat.
• Voltan Ke Hadapan (V_F) vs. Arus Ke Hadapan (I_F): Lengkung I-V diod piawai, penting untuk mengira perintang pembatas arus yang diperlukan pada bahagian input.
• Arus Pengumpul (I_C) lawan Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CE): Lengkung ciri transistor keluaran, menunjukkan kawasan tepu dan kawasan aktif untuk arus LED masukan (I_F) yang berbeza-beza.
• Masa Pensuisan vs. Rintangan Beban (R_L): Menunjukkan bagaimana pilihan perintang tarik atas pada pengumpul mempengaruhi masa naik dan turun isyarat keluaran.

Pereka harus merujuk PDF penuh dengan graf untuk memodelkan tingkah laku peranti dengan tepat merentasi keadaan operasi yang dirancang.

4. Mechanical & Package Information

4.1 Konfigurasi Pin

Susunan pin DIP 4-pin standard adalah seperti berikut (dilihat dari atas, dengan takuk atau titik menunjukkan pin 1):

1. Anod (bagi LED input)
2. Katod (bagi LED input)
3. Pemancar (bagi fototransistor keluaran)
4. Collector (fototransistor keluaran)

Konfigurasi ini konsisten di seluruh siri. Jarak rengan (jarak terpendek di sepanjang permukaan pakej penebat antara pin konduktif) ditetapkan lebih daripada 7.62 mm, yang menyumbang kepada penarafan penebatan tinggi.

4.2 Lukisan Dimensi Pakej

Siri ini ditawarkan dalam beberapa varian pakej, walaupun dimensi terperinci dalam mm tidak dinyatakan sepenuhnya dalam teks yang diberikan. Pilihan termasuk:

• Standard DIP Type: Pakej lubang tembus klasik.
• Option M Type: Mempunyai "selekoh kaki lebar" yang menyediakan jarak kaki 0.4 inci (lebih kurang 10.16 mm) berbanding jarak piawai 0.3 inci (7.62 mm), berguna untuk papan roti atau susun atur PCB tertentu yang memerlukan lebih banyak ruang.
• Option S1 & S2 Types: Bentuk kaki peranti permukaan-pasang (SMD). Ini adalah pakej "profil rendah" yang direka untuk pematerian aliran semula. Lembaran data termasuk susun atur pad yang disyorkan untuk kedua-dua pilihan S1 dan S2 untuk memastikan pematerian dan kestabilan mekanikal yang betul. Dimensi pad dicadangkan sebagai rujukan dan perlu diubah suai berdasarkan proses pembuatan PCB tertentu.

5. Soldering & Assembly Guidelines

Peranti ini dinilai untuk suhu pematerian maksimum (T_SOL) pada 260°C selama 10 saat. Ini selaras dengan profil pematerian reflow bebas plumbum yang lazim.

Untuk Pakej Through-Hole (DIP, M): Teknik pateri gelombang standard atau pateri tangan boleh digunakan. Perhatian harus diambil agar tidak melebihi had 10 saat pada sambungan pin untuk mengelakkan kerosakan haba pada die dalaman dan pakej epoksi.

Untuk Pakej Pemasangan Permukaan (S1, S2): Proses pateri alir semula inframerah atau perolakan standard boleh digunakan. Susun atur pad yang disyorkan dalam lembaran data harus diikuti untuk mencapai fillet pateri yang betul dan mengelakkan tombstoning. Reka bentuk profil rendah membantu kestabilan semasa proses alir semula. Seperti semua peranti sensitif lembapan, jika gegelung telah terdedah kepada kelembapan ambien untuk tempoh yang panjang, pembakaran mengikut piawaian IPC/JEDEC mungkin diperlukan sebelum alir semula untuk mengelakkan "popcorning."

Penyimpanan: Peranti hendaklah disimpan dalam julat suhu penyimpanan yang ditetapkan iaitu -55°C hingga +125°C, dalam persekitaran kering untuk mengekalkan kebolehpaterian dan mencegah kakisan dalaman.

6. Ordering Information & Packaging

6.1 Sistem Penomboran Bahagian

Nombor bahagian mengikut format: EL817X(Y)(Z)-FVG

• XPilihan bentuk plumbum. S1 atau S2 (SMD), M (DIP plumbum lebar), atau tiada (DIP Standard).
• YPeringkat CTR. A, B, C, D, X, Y, atau tiada (untuk julat luas asas EL817).
• ZPilihan pita dan gegelung untuk bahagian SMD. TU atau TD (arah pita), atau tiada.
• FBahan bingkai plumbum. F untuk Besi, tiada untuk Tembaga.
• VPenandaan kelulusan keselamatan VDE pilihan.
• GMenandakan pembinaan bebas halogen.

Contoh: EL817B-S1(TU)-G ialah peranti SMD (S1) dengan pangkat CTR B (130-260%), dibungkus dalam pita dan gegelung gaya TU, dengan pembinaan bebas halogen.

6.2 Kuantiti Pembungkusan

• Pilihan DIP dan M standard: 100 unit setiap tiub.
• S1 option on tape & reel: 1500 units per reel.
• S2 option on tape & reel: 2000 units per reel.

6.3 Penandaan Peranti

Bahagian atas pakej ditanda dengan kod: EL 817FRYWWV

• EL: Pengenal pengilang.
• 817: Nombor peranti.
• F: Kod kilang/proses.
• R: Pangkat CTR (A, B, C, D, X, Y).
• Y: Kod tahun 1 digit.
• WW: Kod minggu 2 digit.
• V: Menandakan kelulusan VDE jika ada.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

EL817-G adalah serba boleh dan boleh digunakan dalam aplikasi digital dan linear.

• Pengasingan Isyarat Digital: Penggunaan yang paling biasa. LED input didorong oleh isyarat digital (selalunya melalui perintang had arus). Fototransistor bertindak sebagai suis, menarik talian keluaran ke bumi apabila LED menyala. Perintang tarik ke V_CC diperlukan pada pengumpul. Kelajuan pensuisan (t_r, t_f) menghadkan kadar data maksimum, menjadikannya sesuai untuk antara muka digital berkelajuan rendah seperti penebatan GPIO, UART, atau talian I/O dalam PLC.
• Pengasingan Isyarat Analog (Mod Linear): Dengan mengendalikan fototransistor dalam kawasan aktifnya (tidak tepu), peranti boleh menghantar isyarat analog. CTR tidak linear dengan sempurna, dan variasi dengan suhu serta arus mesti diambil kira. Mod ini sering digunakan untuk maklum balas terpencil dalam bekalan kuasa mod suis, di mana ketidaklinearan boleh dikompensasi dalam gelung kawalan.
• Pengasingan Modul Input/Output (I/O): Dalam Pengawal Logik Boleh Aturcara (PLCs) dan sistem kawalan industri, pengganding ini mengasingkan unit pemprosesan pusat (CPU) yang sensitif daripada isyarat medan yang bising atau bervoltan tinggi (24V, 120VAC, dan lain-lain).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk & Best Practices

• Pemilihan CTR: Pilih gred CTR yang menyediakan arus keluaran yang mencukupi untuk beban anda (contohnya, untuk memacu get logik atau pemacu opto-triac) tanpa memerlukan arus masukan yang berlebihan. Menggunakan peranti dengan CTR yang lebih tinggi membolehkan I yang lebih rendah_F, mengurangkan penggunaan kuasa di bahagian masukan. Walau bagaimanapun, pastikan CTR minimum gred yang dipilih memenuhi keperluan keadaan terburuk litar (contohnya, suhu tinggi, akhir hayat).
• Had Arus Masukan: Sentiasa gunakan perintang siri (R_in) dengan LED input untuk menetapkan arus maju yang diinginkan (I_F). Kira R_in = (V_source - V_F) / I_F. Jangan melebihi nilai maksimum mutlak I_F sebanyak 60 mA secara berterusan.
• Perintang Beban Keluaran: Nilai perintang tarik-atas (R_L) pada pengumpul mempengaruhi kedua-dua aras logik tinggi keluaran dan kelajuan pensuisan. R yang lebih kecil_L memberikan masa jatuh yang lebih pantas (transistor menghidupkan menarik turun lebih cepat) tetapi masa naik yang lebih perlahan (pemalar masa RC dengan kapasitans keluaran transistor adalah lebih besar) dan menggunakan lebih banyak kuasa apabila keluaran adalah rendah. R yang lebih besar_L melakukan sebaliknya. Nilai tipikal adalah antara 1kΩ dan 10kΩ.
• Kekebalan Bunyi Bising: Untuk aplikasi digital, menambahkan kapasitor kecil (contohnya, 1-10 nF) antara kolektor dan pemancar (sisi keluaran) dapat membantu menyaring bunyi bising frekuensi tinggi. Walau bagaimanapun, ini akan mengurangkan lagi kelajuan pensuisan.
• Kesan Suhu: Ingat bahawa CTR merosot dengan peningkatan suhu. Reka bentuk mesti disahkan merentasi keseluruhan julat suhu operasi, menggunakan CTR minimum yang dijangkakan pada suhu operasi maksimum.
• Susun Atur Pengasingan: Pada PCB, kekalkan jarak rengangan dan jarak bersih yang disyorkan (≥7.62mm) antara litar input dan output. Ini selalunya bermakna meninggalkan slot atau jurang pada PCB di bawah badan pengganding dan memastikan tiada jejak kuprum merentasi halangan pengasingan terlalu rapat.

8. Technical Comparison & Differentiation

Siri EL817-G bersaing dalam pasaran yang sesak dengan pengganding foto 4-pin tujuan umum. Pembeza utamanya adalah:

• Penarafan Suhu Tinggi: Suhu operasi sehingga +110°C melebihi penarafan biasa +85°C atau +100°C bagi banyak pesaing, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras seperti aplikasi automotif di bawah bonet atau peralatan industri berhampiran sumber haba.
• Pelbagai Kelulusan Keselamatan: Set kelulusan keselamatan antarabangsa yang komprehensif (UL, VDE, dsb.) merupakan kelebihan penting bagi produk yang memerlukan pensijilan pasaran global.
• Pematuhan Bebas Halogen: Memenuhi peraturan alam sekitar moden, yang semakin menjadi keperluan dalam elektronik pengguna dan sektor lain.
• Penggredan CTR Luas: Ketersediaan tujuh gred CTR berbeza (termasuk EL817 yang luas) menyediakan pereka kawalan terperinci untuk pemilihan gandaan bagi prestasi litar dan kos yang dioptimumkan.
• Kepelbagaian Pakej: Menawarkan DIP standard, DIP berujung lebar, dan dua profil SMD memberikan fleksibiliti untuk proses pemasangan yang berbeza dan kekangan ruang papan.

9. Soalan Lazim (FAQ)

Q1: What is the main purpose of the creepage distance specification (>7.62 mm)?
A1: Jarak rengan ialah laluan terpendek di sepanjang permukaan pakej penebat antara dua terminal konduktif (contohnya, pin 1 dan pin 4). Jarak rengan yang lebih panjang menghalang arus bocor permukaan dan arka, terutamanya dalam persekitaran lembap atau tercemar, dan merupakan faktor kritikal dalam mencapai penarafan penebatan tinggi 5000V_rms .

Q2: Bagaimana saya memilih antara gred CTR yang berbeza (A, B, C, D, X, Y)?
A2: Pilih berdasarkan arus keluaran yang diperlukan dan kecekapan arus masukan yang diingini. Untuk keperluan arus keluaran tertentu, gred CTR yang lebih tinggi (contohnya, D: 300-600%) memerlukan arus LED masukan yang lebih rendah, menjimatkan kuasa. Walau bagaimanapun, peranti dengan CTR lebih tinggi mungkin mempunyai pekali suhu yang sedikit berbeza atau lebih mahal. Gred X dan Y menawarkan julat pertengahan yang lebih ketat. Gunakan nilai CTR minimum daripada datasheet untuk pengiraan reka bentuk kes terburuk anda.

Q3: Bolehkah saya menggunakannya untuk mengasingkan isyarat talian utama 240VAC?
A3: The 5000V_rms Voltan penebatan sesuai untuk menyediakan penebatan diperkukuh dalam banyak aplikasi yang disambungkan ke bekalan utama. Walau bagaimanapun, reka bentuk akhir mesti mempertimbangkan piawaian keselamatan peringkat sistem (contohnya, IEC 62368-1, IEC 60747-5-5), yang menentukan jarak dan ujian yang diperlukan melebihi penarafan komponen. Pengganding adalah bahagian utama penyelesaian, tetapi susun atur PCB yang betul dan reka bentuk sarung adalah sama pentingnya.

Q4: Mengapakah terdapat dua penarafan voltan pengumpul-pemancar yang berbeza (V_CEO 80V dan BV_CEO 80V)?
A4: V_CEO (80V) dalam jadual Penarafan Maksimum Mutlak ialah voltan maksimum yang boleh dikenakan tanpa menyebabkan kerosakan. BV_CEO (80V min) dalam jadual Ciri-ciri ialah voltan pecahan, titik di mana peranti mula mengalirkan arus dengan ketara walaupun LED dimatikan. Kedua-duanya berkait rapat tetapi ditakrifkan secara berbeza. Dalam praktiknya, anda perlu mereka bentuk supaya V_CE tidak pernah menghampiri 80V semasa operasi, meninggalkan margin keselamatan.

Q5: Apakah perbezaan antara pilihan SMD S1 dan S2?
A5: Perbezaan utama ialah jejak pakej dan bilangan unit per gegelung (1500 untuk S1, 2000 untuk S2). Pakej S2 kemungkinan diubah suai sedikit untuk membolehkan lebih banyak peranti pada gegelung standard. Datasheet menyediakan susun atur pad yang disyorkan berasingan untuk setiap satu, jadi adalah penting untuk menggunakan jejak yang betul untuk bahagian yang dipesan.

Terminologi Spesifikasi LED

Penjelasan Lengkap Istilah Teknikal LED