EL452-G Siri 4-Pin SOP Optokopel Photodarlington Voltan Tinggi - Pakej 4.4x7.4x2.0mm - VCEO 350V - CTR 1000% - Dokumentasi Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL452-G ialah optokopel photodarlington voltan tinggi yang direka untuk penghantaran isyarat yang boleh dipercayai antara litar berpotensi berbeza. Ia menggabungkan diod pemancar inframerah yang digandingkan secara optik kepada fototransistor darlington voltan tinggi. Peranti ini dibungkus dalam pakej Small Outline (SOP) 4-pin padat dengan profil rendah 2.0mm, menjadikannya sesuai untuk aplikasi pemasangan permukaan yang terhad ruang. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan pengasingan elektrik sambil menghantar isyarat kawalan atau data, melindungi litar sensitif daripada gangguan voltan tinggi dan isu gelung bumi.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama komponen ini termasuk penarafan voltan pemungut-pemancar tinggi 350V (V_CEO), yang penting untuk antara muka dengan litar berkuasa talian utama atau pemacu motor. Ia menawarkan nisbah pemindahan arus (CTR) yang sangat tinggi dengan minimum 1000% pada keadaan ujian piawai, memastikan tahap isyarat output yang kuat daripada arus input sederhana. Peranti ini mempunyai voltan penebatan tinggi 3750V_rmsantara bahagian input dan outputnya, memenuhi piawaian keselamatan yang ketat. Ia juga bebas halogen dan mematuhi arahan RoHS dan bebas plumbum. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam peralatan telekomunikasi (telefon, pertukaran), pengawal urutan industri, perkakas sistem, instrumen pengukuran, dan mana-mana senario yang memerlukan penghantaran isyarat selamat merentasi domain voltan berbeza.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang spesifikasi elektrik, optik dan termal peranti seperti yang ditakrifkan dalam had maksimum mutlak dan ciri-ciri elektro-optiknya.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had maksimum mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Arus hadapan input (I_F) dinilai pada 60mA berterusan, dengan arus hadapan puncak jangka pendek (I_FM) 1A untuk 10µs. Jumlah kuasa disipasi (P_TOT) tidak boleh melebihi 170mW. Parameter output kritikal ialah voltan pemungut-pemancar (V_CEO) 350V, iaitu voltan maksimum yang boleh disekat oleh transistor output apabila LED input dimatikan. Voltan penebatan (V_ISO) 3750V_rmsselama satu minit menentukan kekuatan dielektrik halangan penebatan dalaman. Peranti beroperasi dalam julat suhu -55°C hingga +110°C.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri elektro-optik mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa pada 25°C.

2.2.1 Ciri-ciri Input (Bahagian LED)

Voltan hadapan (V_F) LED inframerah biasanya 1.2V dengan maksimum 1.4V pada arus hadapan 10mA. V_Frendah ini menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah di bahagian input. Arus bocor songsang (I_R) adalah maksimum 10µA pada 4V pincang songsang.

2.2.2 Ciri-ciri Output (Bahagian Fototransistor)

Arus gelap pemungut-pemancar (I_CEO), iaitu arus bocor apabila LED dimatikan, ditetapkan pada maksimum 100nA pada V_CE=200V. Voltan pecahan pemungut-pemancar (BV_CEO) adalah minimum 350V, mengesahkan keupayaan voltan tinggi. Voltan tepu pemungut-pemancar (V_CE(sat)) biasanya 1.2V (maks 1.5V) apabila peranti dihidupkan sepenuhnya (I_F=20mA, I_C=100mA), menunjukkan susut voltan merentasi output dalam keadaan konduksi.

2.2.3 Ciri-ciri Pemindahan

Nisbah Pemindahan Arus (CTR) ialah parameter paling kritikal, ditakrifkan sebagai nisbah arus pemungut output kepada arus hadapan input, dinyatakan sebagai peratusan. Untuk EL452-G, CTR adalah minimum 1000%, biasanya 2000%, pada I_F=1mA dan V_CE=2V. CTR yang sangat tinggi ini adalah ciri konfigurasi darlington, yang memberikan gandaan arus tinggi, membolehkan arus input kecil mengawal arus output yang lebih besar dengan berkesan. Kelajuan pensuisan dicirikan oleh masa naik (t_r) biasanya 80µs (maks 250µs) dan masa turun (t_f) biasanya 10µs (maks 100µs). Masa ini agak perlahan disebabkan struktur darlington dan simpanan cas semula jadi dalam fototransistor, menjadikan peranti sesuai untuk pensuisan frekuensi rendah-sederhana dan aplikasi analog linear, tetapi tidak untuk pengasingan digital berkelajuan tinggi. Frekuensi potong (f_c) biasanya 7kHz. Rintangan penebatan (R_IO) adalah minimum 5×10¹⁰Ω, menunjukkan pengasingan DC yang sangat baik.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun PDF menunjukkan kehadiran lengkung ciri elektro-optik biasa, graf khusus (cth., CTR vs. Arus Hadapan, CTR vs. Suhu, Arus Pemungut vs. Voltan Pemungut-Pemancar) tidak disediakan dalam kandungan teks. Dalam datasheet penuh, lengkung ini adalah penting untuk reka bentuk. Ia biasanya menunjukkan bagaimana CTR merosot dengan peningkatan suhu, bagaimana arus output menjadi tepu pada arus input tinggi atau voltan pemungut-pemancar rendah, dan hubungan antara voltan hadapan dan arus untuk LED. Pereka bentuk mesti merujuk graf ini untuk memahami tingkah laku peranti merentasi seluruh julat operasi, bukan hanya pada titik biasa 25°C.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej dan Konfigurasi Pin

Peranti menggunakan pakej SOP 4-pin. Dimensi badan pakej adalah kira-kira 4.4mm panjang dan 7.4mm lebar, dengan profil ketinggian 2.0mm. Konfigurasi pin adalah piawai untuk optokopel sedemikian: Pin 1 ialah Anod LED, Pin 2 ialah Katod LED, Pin 3 ialah Pemancar Fototransistor, dan Pin 4 ialah Pemungut Fototransistor. Susun atur pad yang disyorkan untuk pemasangan permukaan disediakan untuk memastikan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal.

4.2 Tanda Peranti

Peranti ditanda pada permukaan atas dengan kod. Tanda termasuk "EL" (kod pengeluar), "452" (nombor bahagian), kod tahun satu digit, kod minggu dua digit, dan pilihan "V" untuk menandakan kelulusan VDE. Tanda ini membolehkan kebolehkesanan tarikh pembuatan dan pematuhan.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Syarat Pateri Alir Balik

Datasheet menyediakan spesifikasi profil pateri alir balik terperinci untuk mengelakkan kerosakan terma. Profil mematuhi IPC/JEDEC J-STD-020D. Parameter utama termasuk: peringkat pemanasan awal dari 150°C hingga 200°C lebih 60-120 saat, suhu badan puncak (T_p) tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (217°C) antara 60-100 saat. Peranti boleh menahan maksimum tiga kitaran alir balik. Pematuhan kepada profil ini adalah kritikal untuk mengekalkan integriti enkapsulasi epoksi dalaman dan ikatan wayar.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Sistem Nombor Bahagian Pesanan

Nombor bahagian mengikut format: EL452(Y)-VG. Kedudukan "Y" menunjukkan pilihan pita dan gegelung (TA, TB, atau tiada untuk pembungkusan tiub). "V" menandakan unit diluluskan keselamatan VDE. Akhiran "G" menunjukkan produk bebas halogen. Contohnya, EL452TA-VG merujuk kepada peranti yang dibekalkan pada pita dan gegelung orientasi TA, dengan kelulusan VDE, dan bebas halogen.

6.2 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti tersedia dalam pita pembawa timbul piawai untuk pemasangan automatik. Dua arah suapan tersedia: Pilihan TA dan Pilihan TB. Lebar pita (W) ialah 16.0mm, padang poket (P₀) ialah 4.0mm, dan gegelung biasanya memegang 3000 unit. Dimensi pita terperinci (A, B, D₀, dll.) disediakan untuk penyediaan suapan.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Biasa

EL452-G sangat sesuai untuk memacu triac, tiristor, atau MOSFET dalam litar kawalan AC talian utama (cth., geganti keadaan pepejal) kerana V_CEOtingginya. Ia boleh digunakan untuk anjakan aras voltan dalam antara muka mikropengawal, menyediakan pengasingan untuk isyarat sensor analog, dan mencipta gelung maklum balas terpencil dalam bekalan kuasa mod suis. CTR tingginya membolehkannya didorong terus dari pin GPIO mikropengawal (dengan perintang had arus yang sesuai) tanpa memerlukan transistor pemacu tambahan untuk LED.

7.2 Pertimbangan dan Langkah Berjaga-jaga Reka Bentuk

Bahagian Input:Perintang siri mesti sentiasa digunakan dengan LED untuk menghadkan arus hadapan kepada nilai selamat, biasanya antara 1mA dan 20mA bergantung pada CTR dan kelajuan yang diperlukan. LED sensitif kepada voltan songsang; jika litar pemacu boleh mengenakan pincang songsang, diod perlindungan selari dengan LED adalah disyorkan.
Bahagian Output:Photodarlington boleh menyerap arus yang ketara (sehingga 150mA). Perintang beban mesti disambungkan antara pemungut dan rel bekalan positif untuk menetapkan ayunan voltan output dan menghadkan disipasi kuasa. Disebabkan konfigurasi darlington, voltan tepu (V_CE(sat)) adalah lebih tinggi daripada transistor tunggal, yang mengurangkan ayunan voltan output dalam aplikasi pensuisan. Pereka bentuk mesti mengambil kira degradasi CTR merentasi suhu dan jangka hayat; margin reka bentuk 20-50% adalah dinasihatkan. Kelajuan pensuisan yang agak perlahan menghalang penggunaannya dalam PWM frekuensi tinggi atau komunikasi data di atas beberapa kilohertz.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

EL452-G membezakan dirinya dalam pasaran melalui gabungan voltan tinggi (350V), CTR sangat tinggi (1000% min), dan pakej SOP padat. Berbanding dengan optokopel fototransistor piawai (yang mungkin mempunyai CTR 50-600%), konfigurasi darlington memberikan kepekaan yang jauh lebih tinggi. Berbanding dengan beberapa photodarlington lain, penarafan penebatan 3750Vrms dan pelbagai kelulusan keselamatan antarabangsa (UL, CUL, VDE, SEMKO, dll.) menjadikannya pilihan teguh untuk aplikasi kritikal keselamatan dan industri. Pematuhan bebas halogen dan RoHS selaras dengan peraturan alam sekitar moden.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memacu LED terus dari output logik 5V?
J: Ya, tetapi anda mesti mengira perintang siri. Contohnya, dengan V_Fbiasa 1.2V dan I_Fyang dikehendaki 5mA dari bekalan 5V: R = (5V - 1.2V) / 0.005A = 760Ω. Gunakan perintang piawai 750Ω.

S: Apakah frekuensi pensuisan maksimum?
J: Frekuensi pensuisan praktikal dihadkan oleh masa naik dan turun. Anggaran konservatif untuk gelombang segi empat sama ialah 1/(t_r+t_f) ≈ 1/(250µs+100µs) ≈ 2.9kHz. Untuk operasi yang boleh dipercayai, reka bentuk untuk frekuensi di bawah 1kHz.

S: Bagaimanakah suhu menjejaskan prestasi?
J: CTR biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu. Arus gelap (I_CEO) meningkat dengan suhu. Voltan hadapan LED berkurangan dengan suhu. Kesan ini mesti dipertimbangkan untuk operasi stabil merentasi seluruh julat suhu.

S: Adakah sambungan asas luaran tersedia untuk pecutan?
J: Tidak. Ini adalah photodarlington piawai tanpa plumbum asas luaran. Kelajuan pensuisan tidak boleh diperbaiki oleh komponen luaran.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat mikropengawal 3.3V untuk mengawal gegelung geganti DC 24V.
Pelaksanaan:Pin GPIO mikropengawal (3.3V) memacu LED melalui perintang 470Ω, menetapkan I_F≈ (3.3V - 1.2V)/470Ω ≈ 4.5mA. Gegelung geganti (24V, gegelung 50Ω ≈ 480mA) disambungkan antara bekalan 24V dan pemungut EL452-G. Pemancar disambungkan ke bumi. Diod flyback mesti diletakkan merentasi gegelung geganti untuk menindas lonjakan voltan apabila photodarlington dimatikan. Pada input 4.5mA, CTR memastikan output tepu mampu menyerap arus geganti, dengan V_CE(sat)menyebabkan susut voltan kecil. V_CEO350V memberikan margin yang mencukupi terhadap bekalan 24V dan sebarang lonjakan induktif.

11. Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip gandingan optik. Apabila arus mengalir melalui Diod Pemancar Cahaya (LED) inframerah input, ia memancarkan foton. Foton ini bergerak merentasi jurang penebatan lutsinar dan menghentam kawasan asas pasangan fototransistor darlington output. Foton yang diserap menjana pasangan elektron-lubang, mencipta arus asas yang menghidupkan pasangan transistor darlington. Ini membolehkan arus yang jauh lebih besar mengalir dari pemungut ke pemancar, berkadar dengan arus LED (ditakrifkan oleh CTR). Kuncinya ialah isyarat dihantar oleh cahaya, menyediakan pengasingan galvanik lengkap antara litar input dan output, kerana tiada sambungan elektrik—hanya laluan optik melalui bahan penebat.

12. Trend dan Perkembangan Industri

Pasaran optokopel terus berkembang. Trend termasuk pembangunan pengasing digital berkelajuan lebih tinggi berdasarkan teknologi CMOS dan RF, yang menawarkan kelajuan, penggunaan kuasa, dan kekebalan bunyi yang lebih baik berbanding optokopel tradisional. Walau bagaimanapun, optokopel photodarlington dan fototransistor seperti EL452-G mengekalkan kedudukan kuat dalam aplikasi yang memerlukan keupayaan voltan tinggi, output arus tinggi, kesederhanaan, keteguhan, dan keberkesanan kos untuk pengasingan frekuensi rendah-sederhana. Terdapat juga dorongan berterusan untuk peminiaturan, integrasi lebih tinggi (cth., menggabungkan pelbagai saluran), kebolehpercayaan yang lebih baik, dan pensijilan keselamatan yang dipertingkatkan untuk memenuhi piawaian global yang berkembang. Pergerakan ke arah bahan bebas halogen dan mesra alam, seperti yang dilihat dalam EL452-G, adalah keperluan industri piawai.