H11AAX Siri Fotokopel Input AC - Pakej DIP 6-Pin - Voltan Pengasingan 5000Vrms - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri H11AAX mewakili keluarga fotokopel input AC, juga dikenali sebagai optokopel atau pengasing optik. Peranti ini direka khas untuk menyediakan pengasingan galvanik antara litar input AC atau DC polariti tidak diketahui dan litar kawalan output. Fungsi terasnya adalah untuk memindahkan isyarat elektrik menggunakan cahaya, sekaligus menghapuskan sambungan elektrik dan menghalang gelung bumi, lonjakan voltan, dan hingar daripada merebak antara litar.

Siri ini merangkumi empat varian utama: H11AA1, H11AA2, H11AA3, dan H11AA4. Faktor pembeza utama antara mereka ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR), yang mentakrifkan kecekapan pemindahan isyarat dari input ke output. Peranti ini dibungkus dalam Pakej Dual In-line (DIP) 6-pin padat, dengan pilihan untuk pemasangan lubang-lalui standard, jarak kaki lebar, dan teknologi pemasangan permukaan (SMD).

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Siri H11AAX menawarkan beberapa kelebihan utama yang menjadikannya sesuai untuk aplikasi industri dan pengguna yang mencabar. Ciri paling ketara ialah voltan pengasingan tinggi 5000Vrms, yang amat kritikal untuk keselamatan dan kebolehpercayaan dalam peralatan yang disambung ke bekalan utama. Jarak rengangan melebihi 7.62mm meningkatkan lagi penarafan keselamatan ini. Peranti telah mendapat kelulusan daripada agensi keselamatan antarabangsa utama termasuk UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, dan CQC, menjadikannya boleh diterima secara global untuk produk yang memerlukan pematuhan peraturan.

Konfigurasi LED inframerah selari songsang bersepadu di sebelah input adalah ciri penentu. Reka bentuk ini membolehkan peranti didorong secara langsung oleh voltan AC atau voltan DC polariti tidak diketahui, memudahkan reka bentuk litar dengan menghapuskan keperluan litar penerus luaran. Outputnya ialah fototransistor silikon NPN.

Pasaran dan aplikasi sasaran adalah pelbagai, terutamanya memberi tumpuan kepada bidang di mana pengasingan elektrik dan penderiaan isyarat AC adalah paling penting. Aplikasi tipikal termasuk pemantauan talian AC untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan voltan utama, litar antara muka talian telefon, dan penderia untuk mengesan isyarat DC polariti tidak diketahui dalam sistem kawalan industri.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini menyediakan analisis objektif terperinci tentang ciri elektrik, optik, dan terma yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Input (IF):60 mA (berterusan). Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dikenakan pada LED input.
• Arus Hadapan Puncak (IFM):1 A untuk tempoh denyut yang sangat singkat 10 µs. Penarafan ini penting untuk menahan lonjakan sementara.
• Pelesapan Kuasa Input (PD):120 mW pada suhu ambien 25°C, menyusut pada 3.8 mW/°C di atas 90°C. Ini menghadkan hasil darab VF * IF.
• Voltan Pengumpul-Pemancar Output (VCEO):80 V. Voltan maksimum yang boleh dikekalkan merentasi pengumpul dan pemancar fototransistor apabila tapak terbuka.
• Jumlah Pelesapan Kuasa Peranti (PTOT):200 mW. Jumlah kuasa input dan output tidak boleh melebihi nilai ini.
• Voltan Pengasingan (VISO):5000 Vrms selama 1 minit pada kelembapan relatif 40-60%. Ini adalah parameter keselamatan utama yang diuji dengan pin input dan output dipintaskan secara berasingan.
• Suhu Operasi (TOPR):-55°C hingga +100°C. Peranti berfungsi dalam julat suhu industri penuh ini.
• Suhu Pateri (TSOL):260°C selama 10 saat, berkaitan dengan proses pateri gelombang atau aliran semula.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini biasanya diukur pada 25°C dan mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

2.2.1 Ciri Input

• Voltan Hadapan (VF):Biasanya 1.2V, dengan maksimum 1.5V pada arus hadapan (IF) ±10mA. Nilai simetri menunjukkan tingkah laku pasangan LED selari songsang.
• Kapasitan Input (Cin):Biasanya 80 pF. Ini boleh menjejaskan prestasi frekuensi tinggi litar pemacu.

2.2.2 Ciri Output

• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (ICEO):Maksimum 50 nA pada VCE=10V dan IF=0mA. Ini ialah arus bocor fototransistor apabila tiada cahaya jatuh, penting untuk kebocoran keadaan mati.
• Voltan Pecahan (BVCEO, BVCBO, BVECO):Minimum 80V, 80V, dan 7V masing-masing. Ini mentakrifkan keupayaan menahan voltan di bawah konfigurasi pin yang berbeza.
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (VCE(sat)):Maksimum 0.4V pada IF=±10mA dan IC=0.5mA. Ini ialah susut voltan merentasi transistor output apabila ia dihidupkan sepenuhnya.

2.2.3 Ciri Pemindahan

Parameter ini mentakrifkan kecekapan dan kelajuan pemindahan isyarat.

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ini ialah parameter penggredan teras untuk siri ini, ditakrifkan sebagai (IC / IF) * 100% di bawah keadaan tertentu (IF=±10mA, VCE=10V).
  • H11AA1: CTR ≥ 20%
  • H11AA2: CTR ≥ 10%
  • H11AA3: CTR ≥ 50%
  • H11AA4: CTR ≥ 100%
  Peranti CTR lebih tinggi memerlukan kurang arus input untuk mencapai arus output tertentu, meningkatkan kecekapan.
• Simetri CTR:Nisbah CTR untuk satu polariti LED kepada yang lain, ditentukan antara 0.5 dan 2.0. Ini menunjukkan betapa seimbangnya dua LED selari songsang itu.
• Rintangan Pengasingan (RIO):Minimum 10^11 Ω pada 500V DC. Ini ialah rintangan DC antara input dan output, menyumbang kepada kualiti pengasingan.
• Kapasitan Input-Output (CIO):Biasanya 0.7 pF. Kapasitan yang sangat rendah ini adalah penting untuk menolak hingar mod sepunya frekuensi tinggi merentasi halangan pengasingan.
• Masa Pensuisan (Ton, Toff, Tr, Tf):Semua mempunyai nilai maksimum 10 µs di bawah keadaan ujian (VCC=10V, IC=10mA, RL=100Ω). Masa ini mentakrifkan seberapa cepat output boleh bertindak balas kepada perubahan dalam isyarat input, menghadkan frekuensi AC maksimum atau kadar data.

3. Penjelasan Sistem Penggredan

Siri H11AAX menggunakan sistem penggredan mudah berdasarkan semata-mata pada Nisbah Pemindahan Arus (CTR).

Penggredan CTR (X dalam H11AAX):Sufiks berangka (1, 2, 3, 4) secara langsung sepadan dengan peratusan CTR minimum terjamin seperti yang disenaraikan dalam bahagian 2.2.3. Tiada penggredan berdasarkan panjang gelombang, voltan hadapan, atau parameter lain. Pereka bentuk mesti memilih gred yang sesuai berdasarkan keupayaan pemacu arus output yang diperlukan berbanding arus input yang tersedia. Sebagai contoh, H11AA4 (CTR min 100%) adalah yang paling sensitif dan akan dipilih untuk aplikasi di mana keupayaan pemacu input sangat rendah, manakala H11AA2 mungkin mencukupi dan lebih menjimatkan kos dalam litar dengan arus pemacu yang lebih tinggi.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung ciri elektro-optik tipikal. Walaupun graf khusus tidak diterbitkan semula dalam teks yang disediakan, tujuan dan maklumat yang disampaikan adalah standard untuk komponen sedemikian.

Lengkung Tipikal akan termasuk:

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan (IF):Lengkung ini menunjukkan bagaimana CTR berubah dengan arus pemacu. Biasanya, CTR adalah tertinggi pada IF sederhana dan mungkin berkurangan pada arus yang sangat rendah atau sangat tinggi.
• CTR vs. Suhu Ambien (Ta):CTR fotokopel secara amnya mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila suhu meningkat. Graf ini adalah kritikal untuk mereka bentuk litar yang beroperasi sepanjang julat suhu penuh.
• Arus Pengumpul (IC) vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (VCE):Ini ialah keluarga lengkung ciri output, serupa dengan transistor dwikutub, dengan arus LED input (IF) sebagai parameter. Ia menunjukkan rantau ketepuan dan rantau aktif.
• Voltan Hadapan (VF) vs. Arus Hadapan (IF):Ciri IV pasangan LED input.
• Masa Pensuisan vs. Rintangan Beban (RL):Menunjukkan bagaimana masa naik, turun, hidup, dan mati dipengaruhi oleh beban output.

Pereka bentuk harus merujuk lengkung ini dalam lembaran data penuh untuk memahami tingkah laku bukan linear dan faktor penyusutan yang tidak ditangkap oleh jadual nilai minimum/tipikal/maksimum.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti ini ditawarkan dalam beberapa varian pakej untuk menyesuaikan proses pemasangan yang berbeza.

5.1 Dimensi dan Jenis Pakej

• Jenis DIP Standard:Pakej lubang-lalui lalai.
• Jenis Pilihan M:Mempunyai ciri "lengkungan kaki lebar" menyediakan jarak kaki 0.4 inci (lebih kurang 10.16mm) dan bukannya standard 0.3 inci (7.62mm), berguna untuk papan yang memerlukan jarak rengangan yang lebih besar.
• Jenis Pilihan S:Bentuk kaki pemasangan permukaan untuk pateri aliran semula.
• Jenis Pilihan S1:Versi pemasangan permukaan "profil rendah", kemungkinan dengan ketinggian jarak dari PCB yang lebih rendah.

Lukisan berdimensi terperinci disediakan untuk setiap jenis, termasuk saiz badan, panjang kaki, jarak kaki, dan spesifikasi kesatah. Ini adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

5.2 Susun Atur Pad dan Pengenalpastian Polariti

Susun atur pad yang disyorkan untuk pilihan pemasangan permukaan (S dan S1) disediakan. Lembaran data menyatakan bahawa ini adalah cadangan dan pereka bentuk harus mengubah suainya berdasarkan proses pembuatan PCB khusus dan keperluan terma mereka.

Penandaan Peranti:Bahagian atas pakej ditanda dengan:

- "EL" (kod pengeluar)

- Nombor bahagian penuh (cth., H11AA1)

- Kod tahun 1 digit (Y)

- Kod minggu 2 digit (WW)

- Sufiks pilihan "V" jika kelulusan keselamatan VDE dinyatakan untuk unit tersebut.

Konfigurasi Pin (DIP 6-Pin):

1. Anod / Katod (Anod LED1, Katod LED2)

2. Katod / Anod (Katod LED1, Anod LED2)

3. Tiada Sambungan (NC)

4. Pemancar (Fototransistor)

5. Pengumpul (Fototransistor)

6. Tapak (Fototransistor). Pin tapak biasanya dibiarkan terbuka atau disambungkan ke pemancar melalui perintang untuk pelarasan kepekaan atau penambahbaikan kelajuan.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Garis panduan utama daripada Had Maksimum Mutlak ialah suhu pateri: 260°C untuk maksimum 10 saat. Ini serasi dengan profil aliran semula bebas plumbum standard (SnAgCu).

Pertimbangan Penting:

• Kepekaan Kelembapan:Walaupun tidak dinyatakan secara jelas dalam teks yang disediakan, fotokopel SMD bersalut plastik selalunya mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL). Untuk bahagian pemasangan permukaan (Pilihan S, S1), adalah kritikal untuk mengikuti arahan pengendalian pengeluar mengenai pembakaran dan jangka hayat lantai untuk mengelakkan "popcorning" semasa aliran semula.
• Pembersihan:Pastikan pelarut pembersihan serasi dengan bahan plastik peranti.
• Keadaan Penyimpanan:Mengikut lembaran data, julat suhu penyimpanan ialah -55°C hingga +125°C. Peranti harus disimpan dalam persekitaran kering dan anti-statik.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

Kod pesanan mengikut corak:H11AAXY(Z)-V

• X:Kedudukan CTR (1, 2, 3, 4).
• Y:Pilihan Bentuk Kaki.
  • Tiada: DIP-6 standard (65 unit/tube).
  • M: Lengkungan kaki lebar (65 unit/tube).
  • S: Bentuk kaki pemasangan permukaan.
  • S1: Bentuk kaki pemasangan permukaan profil rendah.
• Z:Pilihan Pita dan Gegelung (untuk S/S1 sahaja).
  • TA: Jenis pita dan gegelung tertentu.
  • TB: Jenis pita dan gegelung alternatif.
  • Kedua-dua TA dan TB membungkus 1000 unit setiap gegelung.
• V:Penandaan kelulusan keselamatan VDE pilihan.

Spesifikasi Pita dan Gegelung:Dimensi terperinci untuk pita pembawa (saiz poket A, B), pita penutup, dan gegelung disediakan untuk pemasangan pilih dan letak automatik.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Pemantau Talian AC:Input disambung terus merentasi talian AC (dengan perintang had arus). Transistor output menyuis mengikut rentak dengan persilangan sifar AC, menyediakan rangkaian denyut digital atau isyarat diteruskan kepada mikropengawal untuk mengesan kehadiran kuasa.

Penderia DC Polariti Tidak Diketahui:Input selari songsang membolehkan peranti disambungkan ke sumber voltan DC tanpa mengira polariti, menjadikannya sesuai untuk penderiaan dalam peralatan berkuasa bateri atau penderia industri di mana pendawaian polariti mungkin terbalik.

Antara Muka Talian Telefon:Digunakan untuk pengesanan dering atau pengesanan gagang terangkat, menyediakan pengasingan antara talian telefon dan litar logik.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus Input:Perintang siri mesti sentiasa digunakan untuk menghadkan arus input (IF) kepada nilai selamat di bawah 60mA, dikira berdasarkan voltan input puncak dan voltan hadapan LED.
• Pembebanan Output:Perintang beban (RL) pada pengumpul menentukan ayunan voltan output dan menjejaskan kelajuan pensuisan. RL yang lebih kecil memberikan pensuisan lebih pantas tetapi menggunakan lebih banyak kuasa.
• Kekebalan Hingar:Kapasitan input-output rendah (0.7pF) memberikan penolakan hingar mod sepunya frekuensi tinggi yang sangat baik. Untuk prestasi terbaik, kekalkan jejak input dan output dipisahkan secara fizikal pada PCB.
• Kemerosotan CTR:Dalam tempoh yang sangat lama dan pada suhu tinggi, CTR fotokopel boleh merosot. Untuk aplikasi jangka hayat kritikal, reka bentuk dengan margin CTR awal yang besar.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Siri H11AAX membezakan dirinya terutamanya melaluikeupayaan input ACmelalui struktur LED selari songsang. Kebanyakan fotokopel standard (cth., 4N25, PC817) mempunyai input LED tunggal yang memerlukan pincang hadapan yang ditakrifkan, memerlukan penerus jambatan luaran untuk operasi AC. H11AAX mengintegrasikan fungsi ini.

Berbanding dengan fotokopel input AC lain, kelebihan utamanya ialahpenarafan pengasingan tinggi 5000Vrmsdansuite kelulusan keselamatan antarabangsa yang komprehensif(UL, VDE, dll.), yang penting untuk produk yang dijual dalam pelbagai pasaran global. Ketersediaan pelbagai gred CTR dan jenis pakej (lubang-lalui dan SMD) memberikan fleksibiliti reka bentuk.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q1: Bolehkah saya memacu H11AAX secara langsung dari bekalan utama 120VAC atau 230VAC?

A: Tidak secara langsung. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri dengan input. Nilai perintang mesti dikira berdasarkan voltan utama puncak (cth., ~340V untuk 230VAC), arus hadapan yang dikehendaki, dan VF LED. Penarafan kuasa perintang juga mesti dipertimbangkan.

Q2: Apakah frekuensi AC maksimum yang boleh saya gunakan dengan fotokopel ini?

A: Masa pensuisan maksimum ialah 10 µs. Ini secara teori membolehkan frekuensi gelombang persegi sehingga kira-kira 50 kHz. Walau bagaimanapun, untuk penderiaan gelombang sinus AC 50/60 Hz yang bersih, ia adalah sangat sesuai kerana tempoh (16.7ms/20ms) adalah lebih panjang daripada masa pensuisan.

Q3: Mengapa terdapat pin Tapak (Pin 6), dan bagaimana saya harus menggunakannya?

A: Pin tapak menyediakan akses ke tapak fototransistor. Membiarkannya terbuka adalah standard. Menyambungkan perintang antara tapak dan pemancar boleh:

1. Meningkatkan Kelajuan:Perintang nilai rendah (cth., 10kΩ hingga 100kΩ) mengalihkan cas tersimpan, mengurangkan masa mati (Toff).

2. Mengurangkan Kepekaan/Meningkatkan Ambang:Perintang menyediakan laluan bocor, sedikit meningkatkan arus input minimum yang diperlukan untuk menghidupkan output.

Q4: Bagaimana saya memilih antara gred CTR yang berbeza (H11AA1, AA2, AA3, AA4)?

A: Pilih berdasarkan keupayaan pemacu input dan arus output yang diperlukan. Jika litar anda hanya boleh menyediakan arus input kecil (cth., dari perintang voltan tinggi), pilih gred CTR lebih tinggi (AA3 atau AA4) untuk mendapatkan output yang mencukupi. Jika arus input banyak, gred lebih rendah (AA1 atau AA2) mungkin lebih menjimatkan kos. Sentiasa reka bentuk dengan margin untuk kemerosotan CTR dari masa ke masa dan suhu.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka bentuk Penderia Kehadiran Bekalan Utama 230VAC.

Matlamat:Menyediakan isyarat logik-tinggi 3.3V kepada mikropengawal apabila 230VAC hadir.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Bahagian:H11AA1 (CTR minimum 20%) dipilih kerana arus input akan mencukupi.

2. Pengiraan Perintang Input:Voltan puncak = 230V * √2 ≈ 325V. IF yang dikehendaki ≈ 10mA (untuk CTR baik). VF ≈ 1.2V. R = (325V - 1.2V) / 0.01A ≈ 32.4kΩ. Gunakan perintang standard 33kΩ. Pelesapan kuasa dalam R: P = (230V)^2 / 33000Ω ≈ 1.6W. Perintang berpenarafan 2W atau 3W diperlukan.

3. Litar Output:Sambungkan pengumpul (Pin 5) kepada bekalan mikropengawal 3.3V melalui perintang tarik-naik (cth., 10kΩ). Sambungkan pemancar (Pin 4) ke bumi. Tapak (Pin 6) dibiarkan terbuka.

4. Operasi:Apabila AC hadir, transistor output dihidupkan semasa setiap separuh kitaran, menarik pengumpul (dan pin input MCU) rendah. MCU melihat isyarat rendah berdenyut 50/60 Hz, yang boleh dinyahketar dalam perisian untuk menunjukkan "kuasa hidup."

5. Susun Atur PCB:Kekalkan jarak rengangan >7.62mm antara jejak sebelah input (pin 1,2,3, perintang) dan sebelah output (pin 4,5,6, MCU) pada PCB untuk mengekalkan penarafan pengasingan.

12. Prinsip Operasi

H11AAX beroperasi berdasarkan prinsip pengasingan opto-elektronik. Di sebelah input, dua diod pemancar cahaya inframerah arsenida galium (LED) disambung secara selari songsang. Apabila voltan AC dikenakan (dengan perintang had arus bersiri), satu LED mengalirkan arus dan memancarkan cahaya semasa separuh kitaran positif, dan LED lain mengalirkan arus dan memancarkan cahaya semasa separuh kitaran negatif. Oleh itu, denyutan cahaya inframerah dijana pada dua kali ganda frekuensi isyarat AC input.

Cahaya ini merentasi halangan pengasingan lutsinar dalam pakej. Di sebelah output, cahaya jatuh pada rantau tapak fototransistor silikon NPN. Foton menjana pasangan elektron-lubang, mencipta arus tapak yang menghidupkan transistor, membenarkan arus pengumpul (IC) mengalir. Nisbah arus pengumpul output ini kepada arus hadapan input ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR). Voltan pengumpul-pemancar fototransistor dikawal oleh litar beban luaran.

13. Trend Teknologi

Teknologi fotokopel terus berkembang. Walaupun prinsip asas kekal, trend termasuk:

• Kelajuan Lebih Tinggi:Pembangunan peranti dengan masa pensuisan lebih pantas (nanosaat) untuk aplikasi komunikasi digital dan pemacu pintu penyongsang, selalunya menggunakan output berasaskan fotodiod atau IC dan bukannya fototransistor.
• Integrasi Lebih Tinggi:Menggabungkan fotokopel dengan fungsi tambahan seperti pemacu pintu IGBT, penguat ralat, atau antara muka digital (pengasing I²C).
• Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat Lebih Baik:Kemajuan dalam bahan dan pembungkusan LED untuk mengurangkan kadar kemerosotan CTR dari masa ke masa dan suhu.
• Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej, terutamanya untuk versi pemasangan permukaan, untuk menjimatkan ruang PCB.
• Teknologi Pengasingan Alternatif:Pengasing kapasitif dan magnet (rintangan magnet gergasi, GMR) bersaing dalam beberapa aplikasi berkelajuan tinggi, berketumpatan tinggi, walaupun fotokopel mengekalkan kelebihan dalam kekebalan sementara mod sepunya tinggi (CMTI) dan pensijilan keselamatan yang mantap.

Siri H11AAX, dengan reka bentuk teguh dan kelulusan keselamatannya, mewakili penyelesaian matang dan boleh dipercayai untuk keperluan penderiaan AC tradisional dan pengasingan asas, di mana keupayaan input AC bersepadunya memberikan kelebihan tersendiri.