Dokumen Teknikal - Solid State Relay (SSR) Jenis 6-Pin DIP Form A - 60V hingga 600V Output - 50mA hingga 800mA Arus Beban

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan satu siri relay keadaan pepejal (SSR) kegunaan am dalam konfigurasi 6-pin DIP (Dual In-line Package). Peranti ini adalah relay kutub tunggal, lontaran tunggal (Form A), bermakna ia menyediakan kenalan biasanya terbuka (NO). Ia direka untuk menggantikan relay elektromekanikal tradisional (EMR) dalam pelbagai aplikasi, menawarkan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, jangka hayat yang lebih panjang, dan operasi senyap kerana tiada bahagian bergerak.

Teknologi teras melibatkan LED inframerah AlGaAs di sebelah input, digandingkan secara optik kepada litar pengesan output voltan tinggi. Pengesan ini terdiri daripada tatasusunan diod fotovoltaik dan MOSFET, membolehkan kawalan kedua-dua beban AC dan DC. Pengasingan optik menyediakan voltan pengasingan tinggi (5000 Vrms) antara litar kawalan voltan rendah dan litar beban voltan tinggi, meningkatkan keselamatan sistem dan kekebalan bunyi.

2. Ciri Utama dan Kelebihan

• Konfigurasi Biasanya Terbuka (Form A):Penukaran saluran tunggal yang mudah.
• Arus Operasi Rendah:LED input memerlukan arus pacuan yang minimum, menjadikannya serasi dengan litar logik kuasa rendah dan mikropengawal.
• Julat Voltan Output yang Luas:Terdapat dalam model dengan voltan tahan output dari 60V hingga 600V (EL606A, EL625A, EL640A, EL660A), memenuhi pelbagai tahap voltan aplikasi.
• Rintangan Hidup Rendah:Output berasaskan MOSFET menyediakan kehilangan konduksi yang rendah, meningkatkan kecekapan dan mengurangkan penjanaan haba.
• Julat Suhu Operasi yang Luas:Operasi yang boleh dipercayai dari -40°C hingga +85°C, sesuai untuk persekitaran industri dan keras.
• Voltan Pengasingan Tinggi:Pengasingan 5000 Vrms antara input dan output memastikan keselamatan dan melindungi elektronik kawalan sensitif.
• Kelulusan Industri:Diperakui kepada piawaian UL 1577, UL 508, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, dan CQC, memastikan pematuhan kepada keperluan keselamatan dan prestasi antarabangsa.
• Pilihan Pakej:Terdapat dalam varian DIP lubang melalui standard dan bentuk pin pemasangan permukaan (SMD).

3. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

3.1 Had Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi harus sentiasa berada dalam had ini.

• Input (Sisi LED):Arus hadapan maksimum (IF) ialah 50 mA, dengan arus hadapan puncak (IFP) 1 A di bawah keadaan berdenyut. Voltan songsang (VR) dihadkan kepada 5 V.
• Output (Sisi Suis):Voltan pecah (VL) mentakrifkan voltan maksimum yang boleh disekat oleh output, berjulat dari 60V (EL606A) hingga 600V (EL660A). Arus beban berterusan (IL) berbeza mengikut model dan jenis sambungan (A, B, C), dari 50 mA hingga 800 mA. Arus beban denyut (ILPeak) juga ditentukan untuk lonjakan jangka pendek.
• Pengasingan:Menahan 5000 Vrms selama 1 minit antara input dan output.
• Terma:Julat suhu operasi ialah -40°C hingga +85°C. Suhu penyimpanan meluas hingga 125°C. Suhu pateri maksimum ialah 260°C selama 10 saat.

3.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini mentakrifkan prestasi operasi SSR pada 25°C.

• Ciri Input:Voltan hadapan tipikal (VF) untuk LED ialah 1.18V pada 10mA. Arus bocor songsang (IR) adalah sangat rendah (<1 µA).
• Ciri Output - Keadaan Mati:Arus bocor (Ileak) apabila SSR dimatikan ditentukan sebagai maksimum 1 µA, menunjukkan keupayaan penyekatan yang sangat baik.
• Ciri Output - Keadaan Hidup:Parameter utama ialah Rintangan Hidup (Rd(ON)). Ini berbeza dengan ketara antara model dan jenis sambungan:
  • Sambungan A:Kadar arus tertinggi, Rd(ON) tertinggi (contohnya, EL606A: 0.75Ω tip, 2.5Ω maks).
  • Sambungan B:Kadar seimbang, Rd(ON) sederhana.
  • Sambungan C:Kadar arus lebih rendah, Rd(ON) terendah (contohnya, EL606A: 0.2Ω tip, 0.5Ω maks).
  Pilihan ini melibatkan pertukaran antara arus beban maksimum dan pembuangan kuasa (kehilangan I²R).
• Kapasitan Output (Cout):Berjulat dari 30 pF hingga 85 pF. Kapasitan yang lebih rendah adalah bermanfaat untuk penukaran frekuensi tinggi untuk mengurangkan kehilangan.
• Ciri Pemindahan:Mentakrifkan arus input yang diperlukan untuk menghidupkan output dengan pasti (IF(on), maks 3 mA) dan mematikan (IF(off), min 0.4 mA). Ini memastikan ambang penukaran yang jelas.
• Kelajuan Penukaran:Masa hidup (Ton) biasanya antara 0.35 ms dan 1.3 ms. Masa mati (Toff) adalah sangat pantas, biasanya 0.1 ms. Ini lebih perlahan daripada sesetengah SSR tetapi mencukupi untuk banyak aplikasi kawalan industri.
• Parameter Pengasingan:Rintangan pengasingan (RI-O) adalah sangat tinggi (>5×10¹⁰ Ω), dan kapasitan pengasingan (CI-O) adalah rendah (1.5 pF tip).

4. Lengkung Prestasi dan Data Grafik

Dokumen data termasuk lengkung ciri tipikal (walaupun tidak terperinci dalam teks yang disediakan). Ini biasanya akan menggambarkan:

• Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (Vf-If):Untuk LED input, menunjukkan kelakuannya seperti diod.
• Rintangan Hidup vs. Arus Beban (Rd(ON)-IL):Menunjukkan bagaimana Rd(ON) mungkin berubah dengan jumlah arus yang ditukar.
• Rintangan Hidup vs. Suhu Ambien (Rd(ON)-Ta):Kritikal untuk reka bentuk terma, kerana Rd(ON) biasanya meningkat dengan suhu, membawa kepada kehilangan yang lebih tinggi.
• Graf Ciri Pemindahan:Memplot status output (hidup/mati) berbanding arus LED input, secara visual mentakrifkan ambang hidup/mati dan histeresis.

Lengkung ini adalah penting untuk pereka bentuk memahami kelakuan peranti di bawah keadaan bukan standard atau berubah-ubah di luar nilai tipikal 25°C.

5. Maklumat Mekanikal, Pakej dan Pemasangan

5.1 Konfigurasi Pin dan Gambarajah Skematik

DIP 6-pin mempunyai susunan pin standard:

• Pin 1: Anod LED (+)
• Pin 2: Katod LED (-)
• Pin 4, 6: Saliran MOSFET (Terminal output, biasanya boleh ditukar ganti untuk DC)
• Pin 5: Sumber MOSFET (Terminal output sepunya)
• Pin 3: Tidak disambung (NC) secara dalaman, mungkin digunakan untuk kestabilan mekanikal.

Gambarajah skematik dalaman menunjukkan LED memacu tatasusunan fotovoltaik yang menjana voltan untuk menghidupkan peringkat output MOSFET saluran-N.

5.2 Dimensi Pakej dan Pemasangan

Lukisan mekanikal terperinci disediakan untuk:

• Jenis DIP Standard:Untuk pemasangan PCB lubang melalui.
• Jenis Pilihan S1 (Pemasangan Permukaan Profil Rendah):Untuk pemasangan SMD.
• Susun Atur Pad Disyorkan:Untuk versi SMD, memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa reflow.

Dimensi termasuk saiz badan, jarak pin (jarak 2.54mm tipikal untuk DIP), panjang pin, dan ketinggian jarak.

5.3 Penandaan Peranti

Peranti ditanda di bahagian atas dengan kod: awalan "EL", nombor bahagian (contohnya, 660A), kod tahun 1 digit (Y), kod minggu 2 digit (WW), dan kod pilihan VDE (V). Ini membolehkan kebolehjejakan.

5.4 Garis Panduan Pateri dan Pengendalian

Berdasarkan Had Maksimum Mutlak:

• Pateri Reflow (SMD):Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 260°C harus dihadkan kepada 10 saat untuk mengelakkan kerosakan.
• Pateri Gelombang/Tangan (DIP):Amalan standard terpakai, tetapi tekanan terma harus diminimumkan.
• Langkah Berjaga-jaga ESD:Walaupun berasaskan MOSFET, output dilindungi oleh pacuan fotovoltaik. Pengendalian ESD standard untuk komponen sensitif adalah disyorkan.
• Penyimpanan:Simpan dalam keadaan kering, anti-statik dalam julat suhu -40°C hingga +125°C.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Sistem Penomboran Model

Nombor bahagian mengikut format:EL6XXA(Y)(Z)-V

• XX:Nombor bahagian mentakrifkan voltan/arus output (06, 25, 40, 60).
• Y:Pilihan bentuk pin. 'S1' menandakan pemasangan permukaan profil rendah. Kosong menandakan DIP standard.
• Z:Pilihan pita dan gegelung untuk bahagian SMD (TA, TB, TU, TD). Kosong untuk pembungkusan tiub.
• V:Menandakan pilihan yang diluluskan keselamatan VDE.

Contoh: EL660AS1(TA)-V adalah SSR 600V, 50-80mA dalam pakej SMD pada pita dan gegelung TA, diluluskan VDE.

6.2 Spesifikasi Pembungkusan

• DIP Standard:Dibungkus dalam tiub, 65 unit setiap tiub.
• Pemasangan Permukaan (S1):Dibungkus pada pita dan gegelung, 1000 unit setiap gegelung. Dimensi pita terperinci (saiz poket A, B, lubang Do, D1, jarak E, F) dan spesifikasi gegelung disediakan untuk persediaan mesin pick-and-place automatik.

7. Garis Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Aplikasi Sasaran

SSR ini sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan penukaran terpencil yang boleh dipercayai:

• Peralatan Telekomunikasi & Pertukaran:Penghalaan isyarat, antara muka kad talian.
• Peralatan Ujian & Pengukuran:Menukar input sensor, isyarat multipleks.
• Automasi Kilang (FA) & Automasi Pejabat (OA):Mengawal solenoid, motor kecil, lampu, dan pemanas.
• Sistem Kawalan Perindustrian (ICS):Modul output PLC, antara muka antara litar logik dan kuasa.
• Sistem Keselamatan:Menukar penggera, kunci pintu, atau kuasa kamera.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Litar Pacuan Input:Gunakan perintang had arus secara bersiri dengan LED. Kira nilai perintang berdasarkan voltan bekalan (contohnya, 3.3V, 5V, 12V), arus LED yang dikehendaki (5-10mA tipikal untuk hidup terjamin), dan VF LED. Pastikan litar pacuan boleh membekalkan sekurang-kurangnya IF(on) maksimum (3mA) dan boleh menarik di bawah IF(off) (0.4mA) untuk menjamin pemadaman.
2. Pertimbangan Beban Output:
   • Kadar Voltan:Pilih model (EL606A/625A/640A/660A) di mana voltan beban maksimum (termasuk transien) adalah di bawah kadar VL peranti. Pengurangan kadar (contohnya, menggunakan bahagian 400V untuk talian 240VAC) adalah amalan yang baik.
   • Kadar Arus:Pilih berdasarkan arus beban RMS atau DC berterusan. Pertimbangkan pertukaran jenis sambungan (A/B/C). Arus beban tidak boleh melebihi IL yang ditentukan untuk sambungan dan model yang dipilih di bawah keadaan suhu paling teruk.
   • Beban Induktif:Apabila menukar beban induktif (relay, solenoid, motor), litar snubber (rangkaian RC) atau diod flyback (untuk DC) merentasi beban adalahpentinguntuk menindas lonjakan voltan yang boleh melebihi voltan pecah SSR.
   • Arus Inrush:Untuk beban seperti lampu atau beban kapasitif dengan lonjakan hidup tinggi, pastikan arus lonjakan puncak berada dalam kadar ILPeak. Termistor pekali suhu negatif (NTC) atau penghad inrush lain mungkin diperlukan.
3. Pengurusan Terma:Pembuangan kuasa (Pout) dalam SSR dikira sebagai I_beban² * Rds(on). Pada arus maksimum dan suhu tinggi, ini boleh menjadi ketara. Pastikan susun atur PCB menyediakan kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyejuk haba, terutamanya untuk versi SMD. Jangan melebihi suhu simpang maksimum, yang dikaitkan dengan suhu ambien (Ta) dan rintangan terma.
4. Susun Atur PCB:Kekalkan jarak rengangan dan penjelasan pada PCB antara jejak input dan output mengikut piawaian keselamatan (contohnya, IEC 61010-1). Pastikan jejak output arus tinggi pendek dan lebar.

8. Perbandingan Teknikal dan Panduan Pemilihan

Empat model dalam siri ini membentuk hierarki yang jelas berdasarkan keupayaan voltan dan arus:

• EL606A (60V):Untuk aplikasi DC voltan rendah. Menawarkan arus berterusan tertinggi (sehingga 800mA dalam Sambungan C) dan rintangan hidup terendah.
• EL625A (250V):Sesuai untuk aplikasi voltan talian 120VAC (dengan pengurangan kadar) atau sistem DC julat pertengahan. Keseimbangan baik arus (sehingga 300mA) dan voltan.
• EL640A (400V):Ideal untuk aplikasi voltan talian 240VAC. Kadar arus sehingga 150mA.
• EL660A (600V):Untuk DC voltan tinggi atau talian AC industri yang menuntut dengan transien ketara. Kadar arus sehingga 80mA.

Dibandingkan dengan Relay Elektromekanikal (EMR):SSR ini tidak menawarkan lantunan kenalan, jangka hayat yang lebih panjang (berbilion-bilion kitaran), operasi senyap, dan rintangan yang lebih baik terhadap kejutan dan getaran. Ia biasanya lebih perlahan, mempunyai kos awal yang lebih tinggi, dan mempunyai rintangan hidup bukan sifar yang membawa kepada pembuangan haba.

Dibandingkan dengan SSR lain:Gandingan MOSFET fotovoltaik menyediakan kebocoran output yang sangat rendah dan rintangan hidup yang stabil. Ia berbeza daripada SSR berasaskan triac yang digunakan untuk penukaran AC, kerana relay berasaskan MOSFET ini boleh menukar DC.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Bolehkah SSR ini menukar beban AC?

Yes.Output MOSFET adalah dwiarah apabila dimatikan. Walau bagaimanapun, diod badan MOSFET tunggal menjadikannya sehala apabila dihidupkan. Untuk penukaran AC sebenar, dua MOSFET sering digunakan secara back-to-back. Dokumen data menyatakan "membolehkan sambungan output AC/DC dan DC sahaja." Gambarajah skematik dan sambungan (A, B, C) menunjukkan MOSFET tunggal. Oleh itu, untuk penukaran AC, litar luaran atau konfigurasi sambungan tertentu (kemungkinan melibatkan kedua-dua pin saliran 4 & 6) tersirat untuk menyekat arus dalam kedua-dua arah apabila dihidupkan. Pereka bentuk mesti merujuk gambarajah sambungan terperinci untuk melaksanakan penukaran AC dengan betul.

9.2 Apakah perbezaan antara Sambungan A, B, dan C?

Ini adalah konfigurasi pendawaian dalaman atau luaran yang berbeza bagi tatasusunan fotovoltaik dan MOSFET yang menukar arus beban maksimum (IL) untuk rintangan hidup yang lebih rendah (Rd(ON)).Sambungan Amengutamakan keupayaan arus tinggi.Sambungan Cmengutamakan kehilangan konduksi terendah yang mungkin (Rd(ON) terendah).Sambungan Bmenawarkan jalan tengah. Pilihan bergantung pada sama ada reka bentuk anda dihadkan oleh pengendalian arus atau pembuangan kuasa/penurunan voltan.

9.3 Bagaimana saya mengira pembuangan kuasa dan haba yang dihasilkan?

Kuasa yang dibuang dalam SSR (P_ssr) hampir keseluruhannya dari MOSFET output:P_ssr = I_beban² * Rds(on). Gunakan Rds(on) maksimum dari dokumen data pada suhu simpang operasi yang dijangkakan untuk anggaran konservatif. Contohnya, EL606A dalam Sambungan C (Rds(on)_maks = 0.5Ω) menukar 500mA DC membuang P = (0.5)² * 0.5 = 0.125W. Haba ini mesti dialirkan keluar melalui pin dan kuprum PCB untuk mengekalkan suhu simpang dalam had.

9.4 Adakah penyejuk haba diperlukan?

Untuk pakej SMD pada arus yang lebih tinggi, ya. Keperluan bergantung pada pembuangan kuasa yang dikira, rintangan terma dari simpang-ke-ambien (RθJA) untuk susun atur PCB anda, dan suhu ambien maksimum. Jika suhu simpang yang dikira (Tj = Ta + (P_ssr * RθJA)) menghampiri atau melebihi 85°C, penyejuk haba yang dipertingkatkan (lebih banyak kuprum, via terma, penyejuk haba luaran) adalah perlu.

10. Prinsip Operasi

SSR beroperasi berdasarkan prinsip pengasingan optik dan penjanaan voltan fotovoltaik. Apabila arus mengalir melalui LED inframerah AlGaAs input, ia memancarkan cahaya. Cahaya ini dikesan oleh tatasusunan diod fotovoltaik di sebelah output. Tatasusunan ini menjana voltan litar terbuka yang mencukupi untuk meningkatkan sepenuhnya get MOSFET saluran-N dalam peringkat output. Ini menghidupkan MOSFET, mewujudkan laluan rintangan rendah antara terminal saliran dan sumbernya, dengan itu menutup "suis." Apabila arus LED dikeluarkan, voltan fotovoltaik runtuh, get MOSFET nyahcas, dan peranti dimatikan. Laluan optik menyediakan pengasingan elektrik yang tinggi.

11. Konteks dan Trend Industri

Relay keadaan pepegal terus mendapat bahagian pasaran berbanding relay elektromekanikal dalam banyak aplikasi kerana permintaan untuk kebolehpercayaan yang lebih tinggi, jangka hayat yang lebih panjang, dan pengecilan. Trend yang mendorong pembangunan SSR termasuk:

• Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi:Membangunkan SSR dengan Rds(on) yang lebih rendah untuk mengendalikan lebih banyak arus dalam pakej yang lebih kecil, mengurangkan ruang papan.
• Integrasi:Menggabungkan ciri perlindungan seperti pengesanan arus berlebihan, penutupan terma, dan maklum balas keadaan ke dalam pakej SSR.
• Julat Voltan Lebih Luas:Peranti untuk kedua-dua aplikasi voltan rendah (contohnya, 12V/24V automotif/perindustrian) dan voltan utama adalah dalam permintaan.
• Bahan Pengasingan yang Dipertingkatkan:Meningkatkan penarafan keselamatan dan kebolehpercayaan melalui sebatian acuan termaju dan pembinaan dalaman.

Keluarga peranti yang diterangkan dalam dokumen data ini mewakili penyelesaian matang dan dicirikan dengan baik untuk keperluan penukaran terpencil kegunaan am merentasi pelbagai industri.