Dokumen Teknikal Fotodarlington Fotokopel 6-Pin DIP - Siri TIL113, 4NXX, H11BX - Pengasingan 5000Vrms

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri TIL113, 4NXX, dan H11BX ialah keluarga fotokopel fotodarlington (pengasing optik). Setiap peranti terdiri daripada diod pemancar cahaya inframerah (LED) yang digandingkan secara optik kepada pengesan transistor fotodarlington. Konfigurasi ini memberikan nisbah pemindahan arus (CTR) yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk mengantaramuka isyarat kawalan arus rendah dengan beban arus yang lebih tinggi. Peranti ini dibungkus dalam pakej Dual In-line (DIP) 6-pin yang padat, dengan pilihan untuk pemasangan lubang-lalui standard, jarak kaki yang lebar, dan teknologi permukaan-pasang (SMD). Kelebihan utama siri ini ialah pengasingan elektrik yang tinggi (5000 V_rms) antara litar input dan output, yang amat penting untuk keselamatan dan kekebalan bunyi dalam sistem dengan potensi bumi yang berbeza.

2. Ciri Utama dan Kelulusan

Siri ini menawarkan beberapa ciri penting untuk operasi yang teguh dan boleh dipercayai dalam aplikasi yang mencabar. Voltan pengasingan tinggi 5000 V_rmsdan jarak rengan melebihi 7.62 mm memastikan operasi selamat dalam persekitaran voltan tinggi. Peranti ini dinilai untuk julat suhu operasi yang diperluaskan sehingga +110°C. Tambahan pula, siri produk ini mematuhi piawaian keselamatan dan alam sekitar antarabangsa utama, termasuk kelulusan UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, dan CQC. Peranti ini juga mematuhi peraturan REACH EU dan boleh didapati dalam versi yang mematuhi RoHS.

3. Aplikasi

Fotokopel ini direka untuk pelbagai aplikasi di mana pengasingan elektrik dan gandingan isyarat diperlukan. Kegunaan tipikal termasuk:

• Antaramuka litar logik kuasa rendah dan anjakan aras.
• Peralatan telekomunikasi untuk pengasingan isyarat.
• Elektronik mudah alih dan berkuasa bateri.
• Sistem antaramuka dan gandingan yang beroperasi pada potensi dan impedans elektrik yang berbeza, seperti dalam sistem kawalan industri, bekalan kuasa, dan peralatan pengukuran.

4. Konfigurasi Pin dan Gambarajah Skematik

Peranti menggunakan konfigurasi DIP 6-pin standard. Susunan pin adalah seperti berikut:

• Pin 1: Anod LED input.
• Pin 2: Katod LED input.
• Pin 3: Tiada Sambungan (NC).
• Pin 4: Pemancar transistor fotodarlington output.
• Pin 5: Pengumpul transistor fotodarlington output.
• Pin 6: Tapak transistor fotodarlington output (biasanya dibiarkan terbuka atau disambungkan untuk rangkaian percepatan).

Gambarajah skematik dalaman menunjukkan LED inframerah disambungkan antara pin 1 dan 2, dan transistor fotodarlington disambungkan antara pin 4 (Pemancar), 5 (Pengumpul), dan 6 (Tapak).

5. Had Maksimum Mutlak

Tekanan melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Semua penarafan dinyatakan pada suhu ambien (T_a) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Input (LED):Arus Hadapan (I_F): 60 mA; Arus Hadapan Puncak (I_FP, denyut 1µs): 1 A; Voltan Songsang (V_R): 6 V; Penyerakan Kuasa (P_D): 120 mW (penurunan diperlukan di atas T_a= 100°C pada 3.8 mW/°C).
• Output (Transistor):Penyerakan Kuasa (P_C): 150 mW (penurunan diperlukan di atas T_a= 80°C pada 6.5 mW/°C); Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO): 55 V; Voltan Pengumpul-Tapak (V_CBO): 55 V; Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO): 7 V; Voltan Pemancar-Tapak (V_EBO): 7 V.
• Jumlah Peranti:Jumlah Penyerakan Kuasa (P_TOT): 200 mW; Voltan Pengasingan (V_ISO): 5000 V_rms(AC selama 1 minit, 40-60% RH).
• Suhu:Suhu Operasi (T_OPR): -55°C hingga +100°C; Suhu Penyimpanan (T_STG): -55°C hingga +125°C; Suhu Pateri (T_SOL): 260°C (selama 10 saat).

6. Ciri Elektro-Optik

Parameter ini mentakrifkan prestasi elektrik dan optik di bawah keadaan operasi biasa, biasanya pada T_a=25°C.

6.1 Ciri Input (LED)

• Voltan Hadapan (V_F): Biasanya 1.2V, Maksimum 1.5V pada I_F= 10mA (50mA untuk H11B3).
• Arus Songsang (I_R): Maksimum 10 µA pada V_R= 6V.
• Kapasitan Input (C_in): Biasanya 50 pF pada V=0, f=1MHz.

6.2 Ciri Output (Fotodarlington)

• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO): Maksimum 100 nA pada V_CE= 10V.
• Voltan Pecahan Pengumpul-Pemancar (BV_CEO): Minimum 55 V pada I_C=1mA.
• Voltan Pecahan Pengumpul-Tapak (BV_CBO): Minimum 55 V pada I_C=0.1mA.
• Voltan Pecahan Pemancar-Pengumpul (BV_ECO): Minimum 7 V pada I_E=0.1mA.

6.3 Ciri Pemindahan

Parameter ini mentakrifkan kecekapan gandingan dan prestasi pensuisan.

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ini ialah nisbah arus pengumpul output kepada arus hadapan LED input, dinyatakan sebagai peratusan. Ia berbeza mengikut nombor bahagian:
  • 4N32, 4N33, H11B1: CTR ≥ 500% (pada I_F=10mA, V_CE=10V atau I_F=1mA, V_CE=5V).
  • 4N29, 4N30: CTR ≥ 100%.
  • 4N31, H11B3, H11B255: CTR ≥ 100%.
  • H11B2: CTR ≥ 200%.
  • TIL113: CTR ≥ 300% (pada I_F=10mA, V_CE=1V).
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(sat)):Maksimum 1.0V hingga 1.2V bergantung pada siri, di bawah I_Fdan I_C conditions.
• yang ditentukan._IORintangan Pengasingan (R):¹¹Minimum 10_IOΩ pada V
• =500V DC._IOKapasitan Input-Output (C):_IOBiasanya 0.8 pF pada V
• =0, f=1MHz.Masa Pensuisan:_{Masa hidupkan (t}on_{) dan masa matikan (t}off_CC) dinyatakan untuk siri berbeza di bawah keadaan ujian tertentu (V_F=10V, dengan I_Ldan perintang beban R_{=100Ω yang ditentukan). Contohnya, siri H11Bx t}on_{biasanya 25µs dan t}off

biasanya 18µs. Siri 4Nxx dan TIL113 mempunyai hidupkan lebih pantas (maks 5µs) tetapi matikan mungkin lebih perlahan (sehingga 100µs untuk beberapa varian).

7. Lengkung Prestasi dan Ciri Pensuisan_rDokumen data termasuk lengkung prestasi tipikal (walaupun tidak terperinci dalam teks yang disediakan). Lengkung ini biasanya menggambarkan hubungan antara CTR dan suhu, arus hadapan, atau arus pengumpul. Ia penting untuk pereka memahami sisihan prestasi di bawah keadaan bukan standard. Litar ujian masa pensuisan ditakrifkan, menunjukkan denyut input memacu LED dan denyut output yang terhasil pada pengumpul. Parameter masa utama seperti masa naik (t_f), masa turun (t_{), kelewatan hidupkan (t}on_{), dan kelewatan matikan (t}off

) diukur antara titik 10% dan 90% denyut masing-masing.

8. Maklumat Mekanikal dan Pakej

• Peranti ditawarkan dalam beberapa varian pakej untuk sesuai dengan proses pemasangan yang berbeza.Jenis DIP Standard:
• Pakej lubang-lalui klasik.Jenis Pilihan M:
• Mempunyai lenturan kaki yang lebar, menyediakan jarak kaki 0.4 inci (lebih kurang 10.16mm) untuk aplikasi yang memerlukan jarak rengan lebih besar atau kemasukan manual lebih mudah.Jenis Pilihan S:
• Bentuk kaki permukaan-pasang untuk pateri aliran semula.Jenis Pilihan S1:

Varian bentuk kaki permukaan-pasang profil rendah.

Lukisan berdimensi terperinci disediakan untuk setiap jenis pakej, termasuk panjang badan, lebar, tinggi, padang kaki, dan dimensi kaki. Susunan pad yang disyorkan untuk pilihan permukaan-pasang juga disertakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa pemasangan PCB.

9. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Had maksimum mutlak menentukan suhu pateri 260°C selama 10 saat. Ini adalah parameter kritikal untuk proses pateri aliran semula atau gelombang. Pereka mesti memastikan profil terma semasa pemasangan tidak melebihi had ini untuk mengelakkan kerosakan pada die semikonduktor dalaman atau pakej plastik. Untuk varian permukaan-pasang, mengikuti susunan pad yang disyorkan adalah penting untuk mengelakkan "tombstoning" atau sendi pateri yang lemah. Keadaan penyimpanan yang betul, mengikut penarafan suhu penyimpanan (-55°C hingga +125°C), harus dikekalkan untuk mengekalkan integriti peranti sebelum digunakan.

10. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

Sistem penomboran bahagian distrukturkan untuk menunjukkan siri, nombor bahagian tertentu, pilihan bentuk kaki, pilihan pita & gegelung, dan pensijilan keselamatan pilihan.Format Nombor Bahagian:

• [Siri][PartNo][LeadForm][TapeReel]-[Safety]
• Siri: 4NXX, H11BX, atau TIL113.
• PartNo: Untuk 4NXX: 29,30,31,32,33. Untuk H11BX: 1,2,3,255.
• LeadForm (Y): S (SMD), S1 (SMD profil rendah), M (Kaki lebar), atau tiada (DIP Standard).
• TapeReel (Z): TA, TB (untuk pilihan SMD), atau tiada.

Safety (V): Pensijilan VDE pilihan.

• Kuantiti Pembungkusan:
• Pilihan DIP Standard dan M: 65 unit setiap tiub.

Pilihan S dan S1 dengan TA/TB: 1000 unit setiap gegelung.

11. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi_CEOApabila mereka bentuk dengan fotokopel fotodarlington ini, beberapa faktor mesti dipertimbangkan. CTR tinggi membolehkan transistor output didorong ke dalam ketepuan dengan arus LED yang agak rendah, yang bermanfaat untuk mengantaramuka dengan pengawal mikro. Walau bagaimanapun, struktur fotodarlington secara semula jadi mempunyai kelajuan pensuisan yang lebih perlahan berbanding fotokopel fototransistor atau foto-IC, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi frekuensi rendah (biasanya sehingga julat puluhan kHz bergantung pada keadaan beban). Pin tapak (Pin 6) boleh digunakan untuk menyambungkan perintang luaran untuk mengalihkan sebahagian arus tapak terjana foto ke bumi, yang boleh meningkatkan masa matikan dengan ketara dengan mengorbankan pengurangan CTR. Pereka mesti memastikan penarafan voltan transistor output (V_CBO, V_F) tidak dilebihi oleh litar beban. Perintang had arus sentiasa diperlukan bersiri dengan LED input. Nilainya dikira berdasarkan voltan bekalan, I_F.

yang dikehendaki, dan V

LED.

12. Perbandingan Teknikal dan Panduan Pemilihan

Perbezaan utama dalam siri ini ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR). Bahagian seperti 4N32/33 dan H11B1 menawarkan kepekaan yang sangat tinggi (CTR ≥ 500%), menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana isyarat pemacu sangat lemah. 4N29/30 dan H11B2 menawarkan kepekaan sederhana. 4N31, H11B3, dan H11B255 menyediakan CTR standard 100%. TIL113 menawarkan keseimbangan yang baik pada 300%. Pilihan antara pakej DIP dan SMD bergantung pada proses pembuatan. Pilihan kaki lebar (M) bermanfaat untuk aplikasi voltan tinggi yang memerlukan jarak rengan yang meningkat pada PCB. Berbanding dengan fotokopel fototransistor yang lebih ringkas, fotodarlington memberikan gandaan yang lebih tinggi tetapi lebih perlahan. Untuk pengasingan digital berkelajuan sangat tinggi, teknologi lain seperti pengasing digital atau fotokopel lebih pantas dengan output gerbang logik akan lebih sesuai.

13. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah kelebihan utama fotodarlington berbanding fototransistor standard?

J: Kelebihan utama ialah nisbah pemindahan arus (CTR) yang jauh lebih tinggi, selalunya dengan faktor 10 hingga 100. Ini bermakna arus LED input yang sangat kecil boleh mengawal arus output yang lebih besar, memudahkan litar pemacu.

S: Mengapa masa pensuisan lebih perlahan untuk fotodarlington?

J: Konfigurasi pasangan darlington mempunyai peringkat transistor tambahan, yang meningkatkan penyimpanan cas dan mengurangkan kelajuan pensuisan, terutamanya semasa matikan.

S: Bagaimanakah saya boleh meningkatkan masa matikan fotodarlington?_{J: Menyambungkan perintang luaran (biasanya dalam julat 10kΩ hingga 100kΩ) antara pin tapak (6) dan pin pemancar (4) akan menyediakan laluan untuk mengalirkan cas tersimpan, mengurangkan masa matikan dengan ketara.}S: Apakah maksud penarafan pengasingan 5000 V

rms

untuk reka bentuk saya?

J: Penarafan ini mengesahkan bahawa peranti boleh menahan perbezaan potensi AC 5000 Volt antara sisi input dan output selama satu minit tanpa pecah. Ia mentakrifkan halangan keselamatan untuk sistem anda, melindungi pengguna dan litar voltan rendah daripada kerosakan voltan tinggi.

S: Bolehkah saya menggunakan ini untuk isyarat input AC?

J: Input ialah LED, yang merupakan diod. Ia hanya akan mengalir semasa separuh kitaran positif isyarat AC. Untuk pengesanan input AC sebenar, penerus jambatan atau fotokopel input-AC khusus diperlukan.14. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan_FContoh 1: Pemacu Geganti Pengawal Mikro:

Kegunaan biasa ialah mengasingkan pengawal mikro 3.3V atau 5V daripada gegelung geganti 12V atau 24V. Pin GPIO pengawal mikro, melalui perintang had arus (contohnya, 220Ω untuk bekalan 5V dan ~10mA I), memacu sisi LED. Pengumpul fotodarlington disambungkan ke gegelung geganti, dan pemancar ke bumi. Diod flyback mesti diletakkan merentasi gegelung geganti. CTR tinggi memastikan geganti bertenaga sepenuhnya walaupun pin pengawal mikro hanya boleh membekalkan arus yang sederhana.

Contoh 2: Pengesanan Persilangan Sifar Voltan Talian Utama:Walaupun bukan untuk sambungan talian utama langsung, kopel ini boleh digunakan dalam laluan maklum balas berasingan bekalan kuasa mod suis atau dalam litar pengesanan persilangan sifar di mana isyarat berasingan voltan lebih tinggi perlu disampaikan kepada litar logik voltan rendah. Voltan pengasingan tinggi adalah kritikal di sini.

Contoh 3: Modul Input Digital Perindustrian:

Dalam modul input PLC, pengasing optik ini boleh mengasingkan isyarat sensor medan (contohnya, suis jarak 24V DC) daripada litar logik dalaman, memberikan kekebalan bunyi dan melindungi pengawal pusat daripada transien voltan di sisi medan._F15. Prinsip Operasi_CPrinsip asas ialah penukaran elektro-optik-elektrik. Apabila arus hadapan (I

) dikenakan pada LED inframerah input, ia memancarkan foton (cahaya). Cahaya ini merentasi jurang penebat lutsinar dalam pakej dan mengenai kawasan tapak transistor fotodarlington silikon output. Foton yang diserap menghasilkan pasangan elektron-lubang, mencipta arus foto yang bertindak sebagai arus tapak untuk transistor pertama pasangan darlington. Arus foto kecil ini diperkuatkan oleh gandaan tinggi dua transistor, menghasilkan arus pengumpul (I

) yang lebih besar yang boleh menukar beban luaran. Kuncinya ialah satu-satunya sambungan antara input dan output ialah pancaran cahaya, menyediakan pengasingan elektrik.