Spesifikasi Teknikal Siri EL111X-G Fotokopel Fototransistor - Pakej SOP 5-Pin - Jarak Rejahan 8mm - Penebatan 5000Vrms - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL111X-G mewakili satu keluarga fotokopel (optokopel) berasaskan fototransistor yang direka untuk aplikasi yang memerlukan penebatan elektrik yang kukuh dan penghantaran isyarat antara litar berpotensi berbeza. Fungsi teras peranti ini adalah untuk memindahkan isyarat elektrik menggunakan cahaya, menyediakan penebatan galvanik antara bahagian input (diod pancaran inframerah) dan output (pengesan fototransistor). Penebatan ini adalah kritikal untuk melindungi litar sensitif daripada voltan tinggi, hingar, dan gelung bumi.

Siri ini dicirikan oleh pakej Small Outline Package (SOP) 5-pin yang padat dengan ketinggian rendah 2.0 mm, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk PCB yang terhad ruang. Ciri pembeza utama ialah jarak rejahan panjang 8mm, yang meningkatkan kebolehpercayaan dan keselamatan dalam persekitaran voltan tinggi dengan meningkatkan jarak permukaan antara bahagian konduktif di sepanjang badan pakej. Peranti ini dibina menggunakan bahan kompaun bebas halogen (Bromin <900 ppm, Klorin <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm) dan antimoni trioksida (Sb2O3), selaras dengan peraturan alam sekitar dan keselamatan.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Input (IF):60 mA (Berterusan). Arus hadapan puncak untuk denyutan 1µs adalah jauh lebih tinggi pada 1.5 A, membenarkan keadaan arus berlebihan ringkas semasa pensuisan.
• Voltan Songsang Input (VR):6 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh merosakkan LED input.
• Voltan Pengumpul-Pemancar Output (VCEO):80 V. Ini adalah voltan maksimum yang boleh dikenakan merentasi transistor output apabila tapak terbuka.
• Arus Pengumpul Output (IC):50 mA.
• Pelesapan Kuasa Jumlah (PTOT):250 mW. Ini adalah pelesapan kuasa maksimum gabungan untuk kedua-dua bahagian input dan output.
• Voltan Penebatan (VISO):5000 V_rmsselama 1 minit pada kelembapan relatif 40-60%. Ini adalah parameter keselamatan kritikal, diuji dengan pin input (1,2) dipintaskan bersama dan pin output (3,4,5) dipintaskan bersama.
• Suhu Operasi (TOPR):-55°C hingga +110°C.
• Suhu Pateri (TSOL):260°C selama 10 saat, mematuhi profil pateri reflow biasa.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Parameter ini mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa (Ta=25°C melainkan dinyatakan).

2.2.1 Ciri-Ciri Input (LED Inframerah)

• Voltan Hadapan (VF):Maksimum 1.5 V pada IF = 50 mA. Nilai tipikal adalah lebih rendah, sekitar 1.1-1.3V.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 µA pada VR = 6 V.
• Kapasitan Input (C_in):Tipikal 50 pF pada 1 kHz. Ini menjejaskan prestasi pensuisan frekuensi tinggi.

2.2.2 Ciri-Ciri Output (Fototransistor)

• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE= 20V, I_F= 0mA. Ini adalah arus bocor apabila LED dimatikan.
• Voltan Pecahan Pengumpul-Pemancar (BV_CEO):Minimum 80 V pada I_C= 0.1mA.
• Voltan Tepu Pengumpul-Pemancar (V_CE(sat)):Maksimum 0.4 V pada I_F= 10mA, I_C= 1mA. Voltan tepu yang rendah adalah diingini untuk peringkat output yang memacu input aras logik.

2.2.3 Ciri-Ciri Pemindahan

Parameter ini menerangkan kecekapan dan kelajuan gandingan antara input dan output.

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ini adalah nisbah arus pengumpul output (I_C) kepada arus hadapan input (I_F), dinyatakan sebagai peratusan. Siri EL111X-G ditawarkan dalam pelbagai gred CTR (pangkat), setiap satu dengan julat min/maks tertentu pada keadaan ujian yang ditakrifkan. Ini membolehkan pereka memilih peranti dengan gandaan yang konsisten untuk aplikasi mereka.
  • EL1110, EL1116, EL1117, EL1118, EL1119:Diuji pada I_F= 5mA, V_CE= 5V. Julat berbeza dari 50-600% (EL1110) hingga 200-400% (EL1119).
  • EL1112, EL1113, EL1114:Diuji pada I_F= 10mA, V_CE= 5V. Julat adalah 63-125%, 100-200%, dan 160-320% masing-masing. Bahagian ini juga mempunyai nilai CTR minimum yang ditentukan pada I_F= 1mA.
• Rintangan Penebatan (R_IO):Minimum 5 x 10¹⁰Ω pada 500V DC. Ini menunjukkan rintangan DC yang sangat tinggi antara bahagian terpencil.
• Kapasitan Terapung (C_IO):Maksimum 1.0 pF pada 1 MHz. Kapasitan rendah ini membantu mengekalkan imuniti sementara mod sepunya (CMTI) yang tinggi dengan meminimumkan gandingan kapasitif hingar.
• Masa Pensuisan:Diukur dengan V_CE= 5V, I_C= 5mA, R_L= 100Ω.
  • Masa Hidupkan (t_on):Tipikal 4 µs.
  • Masa Matikan (t_off):Tipikal 3 µs.
  • Masa Naik (t_r):Tipikal 2 µs, Maksimum 18 µs.
  • Masa Jatuh (t_f):Tipikal 3 µs, Maksimum 18 µs.
  Masa ini mentakrifkan keupayaan peranti untuk mengikuti isyarat digital. Had maksimum memastikan fungsi merentasi julat suhu dan pengeluaran penuh.

3. Penjelasan Sistem Penggredan

Sistem penggredan utama untuk siri EL111X-G adalah berdasarkanNisbah Pemindahan Arus (CTR). Nombor bahagian berbeza (ditandakan oleh 'X' dalam EL111X) sepadan dengan julat CTR tertentu yang dijamin diukur di bawah keadaan piawai (I_F=5mA atau 10mA, V_CE=5V). Ini membolehkan pereka:

1. Pastikan Kestabilan Litar:Memilih julat CTR yang lebih ketat (cth., EL1117: 80-160%) menyediakan arus output yang lebih boleh diramal untuk arus input tertentu, mengurangkan keperluan untuk litar pincang toleransi lebar.
2. Optimumkan Penggunaan Kuasa:Untuk arus output yang diperlukan, peranti CTR lebih tinggi (cth., EL1119) boleh didorong dengan arus LED input yang lebih rendah, menjimatkan kuasa di bahagian primer.
3. Padankan Keperluan Reka Bentuk:Aplikasi berbeza mungkin memerlukan gandaan berbeza. Litar antara muka logik mungkin menggunakan peranti CTR piawai, manakala penghantaran isyarat analog mungkin mendapat manfaat daripada bahagian CTR yang lebih tinggi dan lebih linear.

Maklumat pesanan jelas mentakrifkan penggredan ini dengan aksara 'X' (0, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9).

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun lengkung grafik khusus dirujuk dalam datasheet ("Lengkung Ciri-Ciri Elektro-Optik Biasa"), kelakuan tipikal mereka boleh diterangkan berdasarkan prinsip fotokopel fototransistor:

• CTR vs. Arus Hadapan (I_F):CTR tidak malar. Ia biasanya memuncak pada arus hadapan sederhana (selalunya sekitar 5-10mA untuk peranti ini) dan mungkin berkurangan pada arus sangat rendah atau sangat tinggi disebabkan oleh kecekapan LED dan kesan tepu transistor.
• CTR vs. Suhu:CTR secara amnya mempunyai pekali suhu negatif; ia berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Pereka mesti mengambil kira penurunan nilai ini merentasi julat suhu operasi.
• Arus Output (I_C) vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CE):Fototransistor berkelakuan seperti sumber arus untuk arus LED tetap sehingga ia memasuki tepu. Kawasan tepu dicirikan oleh V_CE(sat)rendah seperti yang ditentukan.
• Masa Pensuisan vs. Rintangan Beban (R_L):Masa pensuisan (t_r, t_f) sangat bergantung pada perintang beban dan sebarang kapasitan parasit. R_Lyang lebih kecil secara amnya memberikan masa jatuh lebih pantas tetapi mengurangkan ayunan output dan meningkatkan pelesapan kuasa.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti menggunakan pakej SOP (Small Outline Package) 5-pin dengan ketinggian 2.0 mm. Konfigurasi pin adalah piawai:

1. Anod (Input LED+)
2. Katod (Input LED-)
3. Pemancar (Fototransistor)
4. Pengumpul (Fototransistor)
5. Tapak (Fototransistor, biasanya dibiarkan terbuka atau disambung untuk teknik pemecutan)

Pakej termasuksusun atur pad yang disyorkanuntuk pemasangan permukaan, yang adalah penting untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal yang betul semasa reflow.Jarak rejahan panjang 8mmadalah ciri reka bentuk fizikal acuan pakej yang meningkatkan jarak permukaan antara pin input dan output, secara langsung menyumbang kepada penarafan penebatan tinggi 5000Vrms dan pematuhan dengan piawaian keselamatan.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Peranti ini dinilai untuk suhu pateri maksimum 260°C selama 10 saat. Ini selaras dengan profil pateri reflow bebas plumbum piawai (IPC/JEDEC J-STD-020). Pertimbangan utama termasuk:

• Gunakan corak tanah PCB yang disyorkan untuk mengelakkan tombstoning atau ketidaksejajaran.
• Elakkan pes pateri berlebihan yang boleh menyebabkan jambatan antara pin yang rapat atau memintas jurang rejahan.
• Ikuti prosedur pengendalian aras kepekaan kelembapan (MSL) piawai untuk pakej plastik, biasanya melibatkan pembakaran jika peranti telah terdedah kepada kelembapan ambien melebihi jangka hayat lantai dinilai.
• Julat suhu penyimpanan adalah -55°C hingga +125°C.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Produk ini boleh didapati dalam pelbagai pilihan pembungkusan untuk menyesuaikan skala pengeluaran berbeza:

• Tiub:100 unit setiap tiub (Standard atau dengan pilihan VDE).
• Pita dan Gegelung:3000 unit setiap gegelung. Dua pilihan gegelung (TA, TB) tersedia, kemungkinan berbeza dalam lebar pita atau orientasi komponen. Kedua-dua boleh digabungkan dengan pilihan kelulusan keselamatan VDE.

Strukturnombor bahagianialah: EL111X(Y)-VG

• EL111:Nombor bahagian asas.
• X:Pangkat CTR (0,2,3,4,6,7,8,9).
• Y:Pilihan Pita & Gegelung (TA, TB, atau kosong untuk tiub).
• V:Tanda kelulusan keselamatan VDE pilihan.
• G:Menandakan pembinaan bebas halogen.

Tanda peranti pada pakej termasuk kod untuk tahun dan minggu pembuatan, bersama-sama dengan nombor peranti dan penunjuk VDE pilihan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Modul I/O Pengawal Logik Boleh Atur Cara (PLC):Mengasingkan isyarat digital dari penderia/penggerak medan dari unit pemprosesan pusat.
• Bekalan Kuasa Pensuisan:Menyediakan penebatan maklum balas dalam topologi penukar terpencil flyback atau lain.
• Antara Muka Komunikasi Perindustrian:Mengasingkan talian bas bersiri RS-485, CAN, atau lain untuk mengelakkan gelung bumi dan meningkatkan imuniti hingar.
• Peralatan Perubatan:Mengasingkan litar bersambung pesakit dari bahagian berkuasa utama, di mana penebatan keselamatan adalah paling penting.
• Kawalan Perkakas Rumah:Mengasingkan isyarat mikropengawal voltan rendah dari litar motor AC atau pemanas yang didorong triac dalam perkakas seperti pemanas kipas.
• Instrumen Pengukuran:Mengasingkan peringkat pengkondisian isyarat analog dari sistem pemerolehan data.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus Input:Sentiasa gunakan perintang siri untuk menghadkan arus hadapan LED (I_F) kepada nilai yang dikehendaki, dikira sebagai (Voltan Bekalan - V_F) / I_F. Jangan melebihi had maksimum mutlak.
• Degradasi CTR:Perhatikan bahawa CTR boleh merosot sepanjang hayat peranti, terutamanya jika dikendalikan pada suhu tinggi atau arus LED tinggi. Turunkan nilai CTR awal dalam reka bentuk kritikal.
• Pertukaran Kelajuan vs. Arus:I_Fyang lebih tinggi secara amnya meningkatkan kelajuan pensuisan tetapi meningkatkan pelesapan kuasa dan mungkin mempercepatkan degradasi CTR. Perintang beban R_Ljuga secara kritikal menjejaskan kelajuan pensuisan dan ayunan voltan output.
• Imuniti Hingar:Rintangan penebatan tinggi dan kapasitan gandingan rendah menyediakan penolakan mod sepunya yang baik. Untuk persekitaran yang sangat bising, pastikan susun atur yang bersih dengan pembumian yang betul dan pertimbangkan untuk menambah kapasitor pintasan berhampiran pin peranti.
• Menggunakan Pin Tapak (Pin 5):Membiarkan tapak terbuka adalah piawai. Menyambungkan perintang antara tapak dan pemancar boleh mengurangkan gandaan fototransistor tetapi meningkatkan ketara kelajuan pensuisannya (terutamanya masa matikan) dengan menyediakan laluan untuk mengalihkan cas tersimpan.

9. Perbandingan dan Kelebihan Teknikal

Siri EL111X-G membezakan dirinya dalam pasaran fotokopel melalui beberapa ciri utama:

• Pakej SOP Jarak Rejahan Panjang:Jarak rejahan 8mm dalam jejak kaki SOP piawai menawarkan penarafan penebatan yang unggul (5000Vrms) berbanding banyak fotokopel SOP piawai, selalunya dinilai untuk 2500Vrms atau 3750Vrms. Ini menyediakan margin keselamatan dan memenuhi keperluan penebatan yang lebih ketat tanpa beralih ke pakej yang lebih besar.
• Kelulusan Keselamatan Komprehensif:Siri ini membawa kelulusan dari agensi keselamatan antarabangsa utama (UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, CQC), memudahkan pematuhan untuk produk global.
• Pematuhan Alam Sekitar:Pembinaan bebas halogen dan mematuhi RoHS menangani peraturan alam sekitar dan keperluan rantaian bekalan.
• Pilihan CTR Luas:Pelbagai gred CTR yang jelas ditakrifkan menawarkan fleksibiliti kepada pereka untuk mengoptimumkan untuk gandaan, kuasa, atau kos.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

1. S: Apakah tujuan jarak rejahan panjang?
   J: Rejahan adalah jarak terpendek antara dua bahagian konduktif di sepanjang permukaan pakej penebat. Jarak rejahan 8mm meningkatkan ketara laluan pecahan untuk pencemaran permukaan (habuk, kelembapan), yang adalah penting untuk mencapai dan mengekalkan penarafan voltan penebatan tinggi 5000Vrms, terutamanya dalam persekitaran lembap atau tercemar.
2. S: Bagaimana saya memilih gred CTR yang betul?
   J: Pilih berdasarkan arus output yang diperlukan dan keupayaan pacuan input litar anda. Jika pin GPIO mikropengawal anda hanya boleh membekalkan 5mA, pilih gred CTR lebih tinggi (cth., EL1119) untuk mendapatkan arus output yang mencukupi. Jika anda memerlukan gandaan yang konsisten dan boleh diramal untuk penderiaan analog, pilih gred dengan julat yang lebih ketat (cth., EL1117). Sentiasa rujuk nilai min/maks pada titik operasi khusus anda.
3. S: Bolehkah saya menggunakan ini untuk penghantaran isyarat analog?
   J: Ya, tetapi dengan kaveat. Sambutan fototransistor tidak linear sempurna, dan CTR berbeza dengan suhu dan arus. Ia paling sesuai untuk isyarat analog frekuensi rendah atau diwakili secara digital (seperti PWM). Untuk penebatan analog ketepatan, optokopel linear khusus atau penguat penebatan adalah lebih sesuai.
4. S: Apakah perbezaan antara pilihan pita & gegelung TA dan TB?
   J: Datasheet menunjukkan dua lukisan dimensi pita berbeza. Perbezaan utama kemungkinan orientasi komponen dalam poket pita ("Arah suapan dari gegelung") dan mungkin lebar pita. Pilihan TB mempunyai dimensi Ko 2.25mm. Rujuk pengilang atau spesifikasi pita terperinci untuk keserasian mesin pick-and-place anda.
5. S: Bagaimana suhu menjejaskan prestasi?
   J: Suhu terutamanya menjejaskan CTR (berkurang dengan peningkatan suhu) dan voltan hadapan V_FLED input (juga berkurangan). Kelajuan pensuisan juga mungkin berbeza. Reka bentuk yang bertujuan untuk julat penuh -55°C hingga +110°C mesti mengambil kira variasi ini, terutamanya penurunan nilai CTR.

11. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat GPIO mikropengawal 3.3V untuk mengawal geganti 12V di bahagian terpencil. Gegelung geganti memerlukan 30mA untuk diaktifkan.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pilih Gred CTR:I_Cyang diperlukan ialah 30mA. Mikropengawal boleh membekalkan ~10mA. CTR diperlukan = (30mA / 10mA) * 100% = 300%. Pada I_F=10mA, EL1114 mempunyai julat CTR 160-320%. Kami memilih EL1114, mengakui bahawa pada CTR minimum (160%), I_Cakan menjadi 16mA, yang mungkin tidak mencukupi. Kami mungkin perlu mendorong LED lebih kuat atau memilih gred/peranti berbeza.
2. Kira Semula dengan EL1119:EL1119 dinilai pada I_F=5mA. Julat CTR ialah 200-400%. Jika kami mendorongnya pada I_F=7.5mA (dalam penarafan), menggunakan CTR tipikal, kami boleh menjangkakan I_Csekitar 22.5-30mA. Ini adalah sempadan. Penyelesaian yang lebih baik adalah menggunakan transistor pada output untuk mendorong geganti, menggunakan fotokopel hanya sebagai pengasing aras logik.
3. Pengiraan Perintang Input (menggunakan EL1114 pada I_F=10mA):Anggapkan V_F~ 1.2V. Voltan mikropengawal ialah 3.3V. R_had= (3.3V - 1.2V) / 0.01A = 210 Ω. Gunakan perintang piawai 200 Ω.
4. Bahagian Output:Sambungkan pengumpul fototransistor ke bekalan 12V melalui gegelung geganti. Pemancar disambungkan ke bumi. Letakkan diod flyback secara songsang merentasi gegelung geganti. Fototransistor akan tepu apabila dihidupkan, dengan V_CE(sat)< 0.4V, menggunakan hampir keseluruhan 12V merentasi geganti.
5. Pertimbangan Kelajuan:Geganti adalah perlahan, jadi masa hidupkan fotokopel ~4µs tidak relevan. Tiada perintang tapak diperlukan untuk pemecutan.

Contoh ini menyerlahkan proses lelaran untuk memadankan parameter peranti dengan keperluan aplikasi.

12. Prinsip Operasi

Fotokopel, atau optokopel, adalah peranti yang memindahkan isyarat elektrik antara dua litar terpencil menggunakan cahaya. Dalam siri EL111X-G:

1. Arus elektrik dikenakan pada pin input (1-Anod, 2-Katod), membias hadapandiod pemancar cahaya inframerah (IRED).
2. dalaman.
3. IRED memancarkan cahaya inframerah berkadar dengan arus hadapan.Cahaya ini bergerak merentasi jurang penebat lutsinar (biasanya plastik acuan) dan menghentam kawasan tapakfototransistor silikon
4. di bahagian output.
5. Cahaya tuju menjana pasangan elektron-lubang dalam tapak, bertindak secara berkesan sebagai arus tapak. Ini menyebabkan fototransistor mengalir antara pengumpulnya (pin 4) dan pemancar (pin 3)._CArus pengumpul output yang terhasil (I_F) adalah lebih kurang berkadar dengan arus LED input (I
6. ), dengan pemalar perkadaran ialah Nisbah Pemindahan Arus (CTR).

Kuncinya ialah satu-satunya sambungan antara input dan output ialah pancaran cahaya; tiada laluan konduktif elektrik. Ini menyediakan penebatan galvanik, menyekat voltan tinggi, perbezaan potensi bumi, dan hingar.

13. Trend Teknologi

• Teknologi fotokopel terus berkembang bersama-sama dengan permintaan sistem:Kelajuan Lebih Tinggi:
• Permintaan untuk penebatan digital lebih pantas dalam pemacu motor, komunikasi, dan ADC mendorong pembangunan fotokopel dengan masa pensuisan lebih pantas (julat nanosaat) dan imuniti sementara mod sepunya (CMTI) lebih tinggi.Integrasi:
• Terdapat trend ke arah mengintegrasikan fungsi tambahan, seperti pemacu pintu untuk IGBT/MOSFET, penguat ralat untuk bekalan kuasa, atau bahkan pengasing digital dengan berbilang saluran dalam satu pakej.Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat Dipertingkatkan:
• Fokus pada bahan dan reka bentuk untuk mengurangkan degradasi CTR jangka panjang, terutamanya untuk aplikasi automotif dan perindustrian suhu tinggi.Pengecilan:
• Walaupun mengekalkan atau meningkatkan penarafan penebatan, pakej terus mengecil (cth., SOP ultra-miniatur, pembungkusan aras wafer) untuk menjimatkan ruang papan.Teknologi Alternatif:

Fotokopel menghadapi persaingan dari teknologi penebatan lain seperti pengasing kapasitif (menggunakan halangan SiO2) dan pengasing magnetik (berasaskan transformer), yang boleh menawarkan kelajuan lebih tinggi, kuasa lebih rendah, dan integrasi lebih baik. Walau bagaimanapun, fotokopel kekal dominan dalam banyak aplikasi kerana kesederhanaan, keupayaan voltan tinggi, kebolehpercayaan yang difahami dengan baik, dan keberkesanan kos untuk keperluan kelajuan piawai.