Dokumen Teknikal Solid State Relay 8-Pin DIP 2-Saluran - Pakej 8-Pin DIP - Voltan Pecah 400V/600V - Beban 120mA/50mA

1. Gambaran Keseluruhan Produk

EL840A dan EL860A adalah relay keadaan pepejal (SSR) kegunaan am, dwi-saluran yang dibungkus dalam format DIP 8-pin padat. Peranti ini menggunakan mekanisme gandingan optik, menampilkan LED inframerah AlGaAs di sebelah input yang diasingkan secara optik daripada litar pengesan output voltan tinggi di sebelah output. Pengesan output terdiri daripada tatasusunan diod fotovoltaik yang memacu suis MOSFET. Konfigurasi ini menyediakan fungsi elektrik setara dengan dua relay elektromekanikal Form A (biasanya terbuka) yang bebas, menawarkan kebolehpercayaan yang lebih unggul, jangka hayat lebih panjang, dan penukaran lebih pantas berbanding rakan mekanikalnya.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama siri SSR ini berasal daripada reka bentuk keadaan pepejalnya. Faedah utama termasuk ketiadaan lengkap bahagian bergerak, yang menghapuskan lantunan sentuhan, arka, dan haus mekanikal, membawa kepada jangka hayat operasi yang sangat panjang dan kebolehpercayaan tinggi. Pengasingan optik antara input dan output menyediakan voltan pengasingan tinggi 5000 Vrms, meningkatkan keselamatan sistem dan kekebalan bunyi. Peranti direka untuk mengawal isyarat analog aras rendah dengan kepekaan dan kelajuan tinggi. Tapak DIP 8-pin padat mereka menjadikannya sesuai untuk susun atur PCB berketumpatan tinggi. Aplikasi sasaran termasuk automasi perindustrian, peralatan telekomunikasi, peranti persisian komputer, dan mesin pemeriksaan berkelajuan tinggi di mana penukaran isyarat atau beban kuasa rendah yang boleh dipercayai, pantas, dan terpencil diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Prestasi EL840A dan EL860A ditakrifkan oleh satu set parameter elektrik, optik, dan haba yang komprehensif. Memahami spesifikasi ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan operasi yang boleh dipercayai.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Input (Sisi LED):Arus hadapan berterusan maksimum (I_F) ialah 50 mA. Voltan songsang (V_R) sehingga 5V boleh dikenakan. Arus hadapan puncak (I_FP) 1A dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (100Hz, kitar tugas 0.1%). Pelesapan kuasa input (P_in) tidak boleh melebihi 75 mW.
• Output (Sisi MOSFET):Pembezaan kritikal antara EL840A dan EL860A ialah penarafan voltan dan arus output mereka. EL840A mempunyai voltan pecah (V_L) 400V dan penarafan arus beban berterusan (I_L) 120 mA. EL860A dinilai untuk voltan pecah lebih tinggi 600V tetapi arus berterusan lebih rendah 50 mA. Pereka bentuk mesti memilih model berdasarkan keperluan voltan dan arus khusus mereka. Arus beban denyut (I_LPeak) ialah 300 mA untuk EL840A dan 150 mA untuk EL860A untuk tempoh 100ms. Pelesapan kuasa output (P_out) dihadkan kepada 800 mW.
• Pengasingan & Termal:Voltan pengasingan (V_iso) antara input dan output ialah 5000 Vrms (diuji selama 1 minit). Peranti boleh beroperasi dalam julat suhu ambien -40°C hingga +85°C dan boleh disimpan dari -40°C hingga +125°C. Suhu pateri tidak boleh melebihi 260°C selama lebih daripada 10 saat semasa proses alir balik.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini, biasanya dinyatakan pada 25°C, mentakrifkan tingkah laku operasi SSR.

• Ciri-ciri Input:Voltan hadapan (V_F) LED input biasanya 1.18V pada arus pacuan 10mA, dengan maksimum 1.5V. Arus bocor songsang (I_R) adalah maksimum 1 µA pada bias songsang 5V.
• Ciri-ciri Output:Arus bocor keadaan mati (I_leak) adalah sangat rendah, dengan maksimum 1 µA apabila LED input dimatikan dan output berada pada voltan dinilai maksimumnya. Rintangan hidup (R_d(ON)) adalah parameter utama yang mempengaruhi penurunan voltan dan kehilangan kuasa. EL840A mempunyai R_d(ON)biasa 20Ω (maks 30Ω), manakala EL860A mempunyai biasa 40Ω (maks 70Ω) apabila dipacu dengan arus input 10mA pada beban maksimum.
• Ciri-ciri Pemindahan:Ini mentakrifkan hubungan antara input dan output. Arus hidup LED (I_F(on)) yang diperlukan untuk mengaktifkan sepenuhnya MOSFET output adalah maksimum 5mA untuk kedua-dua model (biasa 3mA). Arus mati LED (I_F(off)) adalah minimum 0.4mA, di bawah mana output dijamin mati. Ini mentakrifkan histeresis arus input.
• Kelajuan Penukaran:Masa hidup (T_on) adalah kelewatan daripada penggunaan arus input kepada output mencapai 90% daripada nilai keadaan hidupnya. Untuk EL840A, ia biasanya 0.4ms (maks 3ms), dan untuk EL860A, biasanya 1.4ms (maks 3ms). Masa mati (T_off) biasanya 0.05ms (maks 0.5ms) untuk kedua-dua model. Ini adalah agak pantas untuk SSR, sesuai untuk banyak aplikasi penukaran isyarat.
• Parameter Pengasingan:Rintangan pengasingan (R_I-O) adalah minimum 5 x 10¹⁰Ω pada 500V DC. Kapasitans pengasingan (C_I-O) adalah maksimum 1.5 pF, yang penting untuk pertimbangan gandingan bunyi frekuensi tinggi.

3. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam dokumen data (Keluk Ciri-ciri Elektro-Optik Biasa, Gambarajah Masa Hidup/Mati), data teks membolehkan analisis trend utama. Hubungan antara arus hadapan dan voltan hadapan untuk LED input akan mengikuti keluk eksponen diod standard. Rintangan hidup dinyatakan pada keadaan tertentu; ia akan mempunyai pekali suhu positif, bermakna ia akan meningkat apabila suhu simpang MOSFET output meningkat. Masa penukaran bergantung kepada beban; masa yang dinyatakan adalah untuk beban resistif (R_L= 200Ω). Beban kapasitif atau induktif akan menjejaskan masa ini, mungkin memerlukan rangkaian snubber untuk perlindungan dan kestabilan masa.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Konfigurasi Pin dan Gambarajah Skematik

Peranti menggunakan pinout DIP 8-pin standard. Pin 1 dan 3 adalah anod untuk dua LED input bebas. Pin 2 dan 4 adalah katod yang sepadan. Sisi output terdiri daripada dua suis MOSFET bebas. Untuk setiap saluran, terminal cerat dan sumber disambungkan kepada pin 5, 6, 7, dan 8 mengikut gambarajah skematik dalaman, membenarkan sambungan fleksibel sebagai suis SPST.

4.2 Dimensi Pakej dan Pilihan

Produk ditawarkan dalam dua gaya pakej utama: satuJenis DIP Standarddengan plumbum lubang tembus, dan satuJenis Pilihan S1yang merupakan bentuk plumbum pemasangan permukaan (profil rendah). Lukisan dimensi terperinci disediakan untuk kedua-duanya, termasuk panjang badan, lebar, ketinggian, padang plumbum (2.54mm standard untuk DIP), dan dimensi plumbum. Untuk pilihan SMD, susun atur pad yang disyorkan juga dibekalkan untuk memastikan pateri yang boleh dipercayai dan kekuatan mekanikal.

4.3 Kekutuban dan Tanda Peranti

Peranti ditanda pada permukaan atas. Tanda mengikut format: "EL" (pengenal pengeluar), diikuti dengan nombor bahagian (cth., 860A), kod tahun satu digit (Y), kod minggu dua digit (WW), dan pilihan "V" yang menandakan versi diluluskan VDE. Pengenalpastian betul pin 1, biasanya ditanda oleh titik atau takuk pada badan pakej, adalah penting untuk orientasi yang betul.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Profil Pateri Alir Balik

Untuk pemasangan permukaan, profil suhu alir balik khusus mesti diikuti untuk mengelakkan kerosakan. Profil mematuhi IPC/JEDEC J-STD-020D. Parameter utama termasuk: peringkat pemanasan awal dari 150°C hingga 200°C selama 60-120 saat, kadar peningkatan maksimum 3°C/saat, masa di atas likuidus (217°C) 60-100 saat, dan suhu puncak badan pakej 260°C untuk maksimum 30 saat. Keadaan ini memastikan pembentukan sendi pateri yang betul tanpa mendedahkan simpang semikonduktor dalaman kepada tekanan haba yang berlebihan.

5.2 Langkah Berjaga-jaga Semasa Penggunaan

Beberapa pertimbangan reka bentuk penting diketengahkan. Penarafan maksimum mutlak untuk voltan, arus, dan kuasa tidak boleh dilampaui. MOSFET output tidak dilindungi secara semula jadi daripada lonjakan voltan atau tindak balas induktif; komponen perlindungan luaran seperti snubber atau diod TVS mungkin diperlukan dalam persekitaran elektrik yang keras. Jisim terma rendah pakej bermakna perhatian mesti diberikan kepada pelesapan kuasa dan kawasan kuprum PCB yang mencukupi untuk penyingkiran haba, terutamanya apabila beroperasi berhampiran arus beban maksimum atau pada suhu ambien tinggi.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Sistem Penomboran Model

Nombor bahagian mengikut struktur: EL8XXA(Y)(Z)-V.

• XX:Menandakan nombor bahagian, sama ada 40 (EL840A) atau 60 (EL860A), mentakrifkan penarafan voltan/arus.
• Y:Pilihan bentuk plumbum. "S1" menandakan bentuk plumbum pemasangan permukaan. Peninggalan menunjukkan DIP lubang tembus standard.
• Z:Pilihan pita dan gegelung untuk pemasangan automatik (TA, TB, TU, TD). Peninggalan menunjukkan pembungkusan tiub.
• V:Akhiran yang menunjukkan pilihan diluluskan keselamatan VDE.

6.2 Spesifikasi Pembungkusan

Versi DIP standard dibekalkan dalam tiub yang memegang 45 unit. Pilihan pemasangan permukaan (S1 dengan pita TA atau TB) dibekalkan pada gegelung 1000 unit setiap satu. Dimensi pita terperinci disediakan, termasuk saiz poket (A, B), kedalaman poket (D0, D1), padang lubang suapan (P0), dan lebar gegelung (W), yang kritikal untuk keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Litar Aplikasi Biasa

SSR boleh digunakan dalam dua konfigurasi utama: sebagai dua suis kutub tunggal tunggal (SPST) bebas atau, dengan menyambungkan output dengan sewajarnya, sebagai pertukaran Form A tunggal atau konfigurasi lain. LED input biasanya dipacu oleh get logik digital atau transistor, dengan perintang had arus dikira berdasarkan voltan bekalan dan arus LED yang dikehendaki (cth., 10-20 mA untuk pengaktifan output penuh). Output boleh menukar beban DC atau AC dalam penarafan voltan dan arusnya. Untuk beban AC, diod badan MOSFET akan mengalir semasa separuh kitaran, jadi peranti pada dasarnya adalah suis dwiarah.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Kira pelesapan kuasa sebagai P_diss= I_L²* R_d(ON). Pastikan jumlah pelesapan peranti (P_T= 850mW maks) tidak dilampaui. Gunakan kawasan kuprum PCB yang mencukupi sebagai penyingkiran haba.
• Keserasian Beban:SSR adalah ideal untuk beban resistif. Untuk beban kapasitif, arus lonjakan mungkin melebihi I_LPeak. Untuk beban induktif, gunakan rangkaian snubber (RC merentasi beban atau penindas voltan sementara) untuk menjepit lonjakan voltan yang dijana semasa mematikan.
• Pacuan Input:Pastikan arus input melebihi I_F(on)untuk hidup yang boleh dipercayai dan jatuh di bawah I_F(off)untuk mati yang boleh dipercayai. Elakkan tepi isyarat input perlahan berhampiran arus ambang.
• Integriti Pengasingan:Kekalkan jarak rengan dan jarak bebas yang betul pada PCB antara litar input dan output untuk mengekalkan penarafan pengasingan tinggi.

8. Perbandingan Teknikal dan Panduan Pemilihan

Pembeza utama dalam siri ini ialah pertukaran antara keupayaan voltan dan arus. EL840Adioptimumkan untuk aplikasi yang memerlukan arus berterusan lebih tinggi (sehingga 120mA) tetapi pada voltan lebih rendah (400V). Ia mempunyai rintangan hidup lebih rendah, membawa kepada penurunan voltan dan kehilangan kuasa yang kurang. EL860Adireka untuk aplikasi yang memerlukan voltan sekatan lebih tinggi (600V) tetapi dengan arus berterusan lebih rendah (50mA). Rintangan hidupnya lebih tinggi. Pemilihan harus berdasarkan voltan puncak dan arus keadaan mantap beban. Untuk beban dengan arus lonjakan ketara (seperti lampu atau kapasitor), penarafan arus denyut lebih tinggi EL840A (300mA vs. 150mA) juga mungkin menjadi faktor penentu.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Bolehkah SSR ini menukar beban AC?

Ya. Struktur MOSFET output, dengan diod badan semula jadinya, membenarkan aliran arus dwiarah. Oleh itu, ia boleh menukar voltan AC dalam penarafan voltan pecah (V_L)nya. Penarafan arus terpakai kepada kedua-dua DC dan nilai puncak AC.

9.2 Apakah tujuan tatasusunan diod fotovoltaik dalam pengesan output?

Tatasusunan fotovoltaik menjana voltan apabila disinari oleh LED inframerah dari sisi input. Voltan ini digunakan untuk memacu get MOSFET output, menghidupkannya. Kaedah ini menyediakan pengasingan galvanik lengkap, kerana tiada sambungan elektrik diperlukan untuk membias get MOSFET.

9.3 Bagaimanakah saya menyambungkan input dengan mikropengawal 5V?

Gunakan perintang siri mudah. Contohnya, dengan pin GPIO mikropengawal pada 5V, V_FLED ~1.2V, dan I_Fyang dikehendaki 10mA, nilai perintang R = (5V - 1.2V) / 0.01A = 380Ω. Perintang standard 390Ω akan sesuai. Pastikan mikropengawal boleh membekalkan arus yang diperlukan.

9.4 Mengapakah masa hidup untuk EL860A lebih lama berbanding EL840A?

Masa hidup biasa yang lebih panjang (1.4ms vs. 0.4ms) mungkin berkaitan dengan reka bentuk dalaman MOSFET voltan lebih tinggi dalam EL860A, yang mungkin mempunyai kapasitans get berbeza atau ciri-ciri litar pemacu fotovoltaik yang dioptimumkan untuk proses 600V.

10. Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip pengasingan optik dan pemanduan fotovoltaik. Apabila arus hadapan dikenakan pada LED inframerah AlGaAs input, ia memancarkan cahaya. Cahaya ini melintasi jurang pengasingan dan menghentam tatasusunan diod fotovoltaik di sisi output. Tatasusunan menukar tenaga cahaya kepada tenaga elektrik, menjana voltan yang mencukupi untuk membias get MOSFET saluran-N ke dalam pengaliran. Ini mewujudkan laluan rintangan rendah antara terminal cerat dan sumber, menutup "sentuhan" relay. Apabila arus input dikeluarkan, pancaran cahaya berhenti, voltan fotovoltaik merosot, dan get MOSFET menyahcas, mematikan peranti dan membuka litar. Keseluruhan proses tidak melibatkan sentuhan fizikal atau gandingan magnet, memastikan jangka hayat panjang dan kekebalan bunyi tinggi.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat sensor 24V DC, 80mA daripada input analog sistem pemerolehan data.

Pelaksanaan:EL840A dipilih untuk penarafan arus 120mA (memberikan margin) dan penarafan voltan 400V (jauh melebihi 24V). Output sensor memacu input SSR melalui perintang 330Ω daripada rel 5V, menyediakan ~11mA kepada LED, jauh melebihi maksimum I_F(on)5mA. Output SSR disambungkan antara isyarat sensor 24V dan input pemerolehan data. Perintang tarik bawah 10kΩ diletakkan pada input pemerolehan untuk mentakrifkan keadaan logik rendah apabila SSR dimatikan. Arus bocor rendah (1µA maks) memastikan voltan ralat minimum merentasi perintang tarik bawah apabila SSR dimatikan. Kelajuan penukaran pantas (0.4ms biasa) membenarkan pensampelan pantas jika diperlukan. Pengasingan 5000Vrms melindungi litar pemerolehan sensitif daripada gelung bumi atau lonjakan dalam persekitaran sensor.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Relay keadaan pepejal mewakili teknologi matang tetapi terus berkembang. Trend teras adalah ke arah integrasi lebih tinggi, pakej lebih kecil, dan metrik prestasi yang lebih baik. Walaupun peranti ini menggunakan pemacu MOSFET fotovoltaik, teknologi lain wujud, seperti yang menggunakan pemacu fototriak untuk penukaran AC atau reka bentuk berasaskan IC yang lebih maju dengan ciri perlindungan bersepadu (arus lampau, suhu lampau). Pergerakan ke arah pakej pemasangan permukaan (seperti pilihan S1) selaras dengan trend seluruh industri untuk pemasangan automatik dan pengurangan ruang papan. Voltan pengasingan tinggi dan pelbagai kelulusan keselamatan antarabangsa (UL, VDE, dll.) mencerminkan kepentingan keselamatan dan kebolehpercayaan sistem yang semakin meningkat dalam pasaran global, terutamanya dalam peralatan perindustrian dan perubatan. Pembangunan masa depan mungkin memberi tumpuan kepada mengurangkan rintangan hidup lebih lanjut, meningkatkan kelajuan penukaran untuk aplikasi frekuensi tinggi, dan mengintegrasikan lebih banyak fungsi kawalan dan pemantauan pintar dalam pakej terpencil yang sama.