Dokumen Teknikal ELD3H7 ELQ3H7 Fotokopel - Pakej SSOP 8-Pin/16-Pin - Voltan Pengasingan 3750Vrms - CTR 50-600%

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ELD3H7 dan ELQ3H7 adalah fotokopel berasaskan fototransistor yang direka untuk pengasingan isyarat elektrik. Ia terdiri daripada diod pemancar cahaya inframerah (LED) yang digandingkan secara optik kepada fototransistor silikon, semuanya disalut dalam pakej permukaan yang padat. Fungsi utama adalah untuk menghantar isyarat elektrik antara dua litar sambil mengekalkan pengasingan elektrik yang tinggi, menghalang hingar, gelung bumi, dan lonjakan voltan daripada merebak.

ELD3H7 mengintegrasikan 2 saluran pengasingan bebas dalam SSOP 8-pin. ELQ3H7 mengintegrasikan 4 saluran bebas dalam SSOP 16-pin. Kedua-dua varian mempunyai profil ultra-rendah 2.0 mm, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Peranti menggunakan sebatian acuan bebas halogen dan mematuhi arahan bebas Pb dan RoHS.

2. Ciri Utama dan Kelebihan Teras

• Voltan Pengasingan Tinggi:Dinilai pada 3750 V_rmsselama 1 minit, memastikan perlindungan dan keselamatan yang kukuh dalam persekitaran voltan tinggi.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) Luas:Julat dari 50% hingga 600% pada I_F= 5mA, V_CE= 5V, menawarkan fleksibiliti reka bentuk untuk keperluan penguatan isyarat yang berbeza.
• Faktor Bentuk Padat:Pakej SSOP dengan profil 2.0 mm adalah sesuai untuk reka bentuk PCB berketumpatan tinggi.
• Kelulusan Keselamatan Menyeluruh:Diperakui oleh UL (E214129), VDE (40028116), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, dan CQC, memudahkan penggunaan dalam peralatan yang dikawal selia di peringkat global.
• Ciri Pensuisan Pantas:Masa naik tipikal (t_r) 5 µs dan masa turun (t_f) 3 µs di bawah keadaan ujian yang ditetapkan, sesuai untuk penghantaran isyarat digital.

3. Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Fotokopel ini direka untuk aplikasi yang memerlukan pengasingan isyarat dan kekebalan hingar yang boleh dipercayai.

• Penukar DC-DC:Menyediakan pengasingan gelung maklum balas dalam bekalan kuasa mod suis.
• Pengawal Logik Boleh Atur Cara (PLC) & Automasi Perindustrian:Mengasingkan isyarat I/O digital antara pengawal dan peranti lapangan.
• Peralatan Telekomunikasi:Mengasingkan talian isyarat dalam modem, antara muka, dan perkakasan rangkaian.
• Pengasingan Litar Am:Menghantar isyarat antara litar dengan potensi bumi atau tahap impedans yang berbeza.

4. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

4.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan untuk mengelakkan kerosakan peranti kekal.

• Input (Sisi LED):Arus hadapan (I_F) 60 mA; Arus hadapan puncak (I_FP) 1 A untuk 1 µs denyut; Voltan songsang (V_R) 6 V; Penyerakan kuasa (P_D) 70 mW.
• Output (Sisi Transistor):Arus pengumpul (I_C) 50 mA; Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO) 80 V; Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO) 7 V; Penyerakan kuasa (P_C) 150 mW.
• Peranti Keseluruhan:Penyerakan kuasa keseluruhan (P_TOT) 200 mW; Voltan pengasingan (V_ISO) 3750 V_rms.
• Suhu:Julat operasi -55°C hingga +110°C; Julat penyimpanan -55°C hingga +125°C; Suhu pateri 260°C selama 10 saat.

4.2 Ciri Elektrik dan Optoelektronik

Parameter prestasi tipikal diukur pada 25°C.

4.2.1 Ciri Input (LED Inframerah)

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.2V, maksimum 1.4V pada I_F=20mA. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu LED.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA pada V_R=4V, menunjukkan ciri sekatan diod yang baik.
• Kapasitans Input (C_in):Biasanya 30 pF, mempengaruhi prestasi pensuisan frekuensi tinggi.

4.2.2 Ciri Output (Fototransistor)

• Arus Gelap (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE=20V dengan I_F=0mA. Ini adalah arus bocor apabila LED dimatikan, yang mempengaruhi integriti isyarat keadaan MATI.
• Voltan Pecahan: BV_CEO≥ 80V, BV_ECO≥ 7V, mentakrifkan voltan maksimum yang dibenarkan merentasi transistor.
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(sat)):Biasanya 0.1V, maksimum 0.2V pada I_F=10mA, I_C=1mA. V_CE(sat)yang rendah adalah diingini untuk output aras logik.

4.2.3 Ciri Pemindahan

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR):Ditakrifkan sebagai (I_C/ I_F) * 100%. Julat yang ditetapkan adalah 50% hingga 600% pada I_F=5mA, V_CE=5V. Pembinanan luas ini membolehkan pemilihan berdasarkan gandaan yang diperlukan.
• Rintangan Pengasingan (R_IO):Minimum 5×10¹⁰Ω pada 500V DC, memastikan pengasingan DC yang sangat baik.
• Kapasitans Pengasingan (C_IO):Biasanya 0.3 pF, maksimum 1.0 pF. Kapasitans rendah meminimumkan gandingan kapasitif hingar frekuensi tinggi merentasi halangan pengasingan.
• Masa Pensuisan:Masa naik (t_r) biasanya 5 µs, masa turun (t_f) biasanya 3 µs di bawah keadaan ujian (V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Nilai ini menentukan kadar data maksimum yang boleh digunakan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Lukisan Garis Besar

Peranti ditempatkan dalam pakej SSOP. ELD3H7 (2-saluran) menggunakan SSOP 8-pin, manakala ELQ3H7 (4-saluran) menggunakan SSOP 16-pin. Kedua-duanya berkongsi ketinggian profil rendah biasa 2.0 mm. Lukisan dimensi terperinci dengan semua ukuran kritikal (saiz badan, padang pin, jarak) disediakan dalam dokumen data untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

5.2 Konfigurasi Pin dan Polarity

Untuk ELD3H7 (8-pin):

• Pin 1, 3: Anod LED Saluran 1 dan Saluran 2, masing-masing.
• Pin 2, 4: Katod LED Saluran 1 dan Saluran 2, masing-masing.
• Pin 5, 7: Pemancar fototransistor Saluran 1 dan Saluran 2, masing-masing.
• Pin 6, 8: Pengumpul fototransistor Saluran 1 dan Saluran 2, masing-masing.

Untuk ELQ3H7 (16-pin):

• Pin 1, 3, 5, 7: Anod LED Saluran 1 hingga 4.
• Pin 2, 4, 6, 8: Katod LED Saluran 1 hingga 4.
• Pin 9, 11, 13, 15: Pemancar fototransistor Saluran 1 hingga 4.
• Pin 10, 12, 14, 16: Pengumpul fototransistor Saluran 1 hingga 4.

5.3 Susun Atur Pad PCB yang Disyorkan

Dokumen data termasuk reka bentuk corak tanah yang dicadangkan untuk kedua-dua pakej SSOP 8-pin dan 16-pin. Mematuhi cadangan ini memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa pateri aliran semula dan kestabilan mekanikal yang betul.

5.4 Penandaan Peranti

Peranti ditanda pada permukaan atas. Penandaan termasuk:

• "EL": Pengenal pengeluar.
• "D3H7" atau "Q3H7": Nombor peranti untuk varian 2-saluran atau 4-saluran.
• "Y": Kod tahun satu digit.
• "WW": Kod minggu dua digit.
• "V": Penandaan pilihan yang menunjukkan kelulusan VDE.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Peranti sesuai untuk pemasangan permukaan menggunakan teknik pateri aliran semula.

• Pateri Aliran Semula:Suhu pateri maksimum yang dibenarkan ialah 260°C, diukur pada badan pakej, untuk tempoh tidak melebihi 10 saat. Profil aliran semula bebas plumbum standard (IPC/JEDEC J-STD-020) boleh digunakan.
• Pengendalian:Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) standard harus dipatuhi, kerana peranti mengandungi semikonduktor sensitif statik.
• Pembersihan:Ikuti prosedur pembersihan PCB standard yang serasi dengan sebatian acuan epoksi hijau.
• Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering dengan suhu antara -55°C dan +125°C. Gunakan dalam tempoh 12 bulan dari tarikh kod untuk kebolehpaterian yang optimum.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Sistem Penomboran Model

Nombor bahagian mengikut format:EL[D3H7/Q3H7](Z)-V

• EL:Awalan siri.
• D3H7 / Q3H7:Menandakan peranti 2-saluran atau 4-saluran.
• (Z):Pilihan pembungkusan pita dan gegelung. "TA" menunjukkan pita dan gegelung, manakala ketiadaannya menunjukkan pembungkusan tiub.
• V:Akhiran pilihan yang menunjukkan kelulusan VDE.

7.2 Spesifikasi Pembungkusan

• ELD3H7 (Tiub):80 unit setiap tiub.
• ELD3H7 (Pita & Gegelung):1000 unit setiap gegelung.
• ELQ3H7 (Tiub):40 unit setiap tiub.
• ELQ3H7 (Pita & Gegelung):1000 unit setiap gegelung.

Spesifikasi pita dan gegelung, termasuk lebar pita pembawa, dimensi poket, dan diameter gegelung, diterangkan secara terperinci untuk persediaan mesin pick-and-place automatik.

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

Aplikasi yang paling biasa adalah pengasingan isyarat digital. Perintang pengehad arus siri mesti disambungkan ke anod LED untuk menetapkan arus hadapan yang dikehendaki (I_F). Nilainya dikira sebagai R_limit= (V_{CC_input}- V_F) / I_F. Di sisi output, perintang tarik-naik (R_L) disambungkan antara pengumpul dan voltan bekalan sisi output (V_{CC_output}) untuk menentukan aras logik output dan mengehadkan arus pengumpul fototransistor.

8.2 Nota Reka Bentuk dan Amalan Terbaik

• Pemilihan CTR:Pilih bin CTR yang sesuai untuk arus pemacu dan arus output yang diperlukan anda. CTR yang lebih tinggi membolehkan penggunaan I_Fyang lebih rendah untuk output yang sama, mengurangkan kuasa input.
• Pertukaran Kelajuan vs. Arus:Kelajuan pensuisan (t_r, t_f) umumnya bertambah baik dengan I_Fyang lebih tinggi dan R_Lyang lebih rendah, tetapi ini meningkatkan penggunaan kuasa. Litar ujian (I_Fpulse, V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω) menyediakan rujukan untuk prestasi yang dijangkakan.
• Kekebalan Hingar:Rintangan pengasingan tinggi (R_IO) dan kapasitans pengasingan rendah (C_IO) adalah kunci untuk menolak hingar mod sepunya. Pastikan susun atur PCB yang betul untuk mengelakkan isu jarak rengangan dan jarak bebas yang boleh menjejaskan penarafan voltan pengasingan.
• Pertimbangan Terma:Jangan melebihi penyerakan kuasa peranti keseluruhan (P_TOT= 200 mW). Kuasa adalah jumlah kuasa input LED (I_F*V_F) dan kuasa transistor output (I_C*V_CE).

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fotokopel DIP-4 atau DIP-6 standard, siri ELD3H7/ELQ3H7 menawarkan kelebihan yang ketara:

• Pengurangan Saiz:Pakej SSOP menduduki kurang daripada 25% daripada kawasan papan pakej DIP-8 standard untuk peranti 2-saluran, membolehkan pengecilan.
• Integrasi Pelbagai Saluran:Ketersediaan 2 dan 4 saluran dalam pakej tunggal mengurangkan bilangan komponen dan menjimatkan ruang papan dalam aplikasi pengasingan berganda.
• Profil:Ketinggian 2.0 mm adalah kritikal untuk reka bentuk ultra-nipis.
• Prestasi:Mengekalkan voltan pengasingan tinggi dan julat CTR yang luas walaupun saiz kecil, pembezaan utama daripada banyak alternatif yang dikecilkan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah kadar data maksimum yang boleh dicapai dengan fotokopel ini?

Berdasarkan masa naik/turun tipikal 5 µs dan 3 µs, kadar data praktikal maksimum untuk isyarat digital yang bersih adalah kira-kira 1/(t_r+t_f) ≈ 125 kHz. Untuk operasi yang boleh dipercayai, sasaran reka bentuk konservatif 50-100 kHz adalah disyorkan.

10.2 Bagaimana saya memilih bin CTR yang betul untuk aplikasi saya?

Jika reka bentuk anda memerlukan arus output minimum yang dijamin (I_C) dengan arus input tertentu (I_F), kira CTR minimum yang diperlukan: CTR_{min_req}= (I_C/ I_F) * 100%. Pilih peranti yang CTR minimum dijaminnya (cth., 50%) memenuhi atau melebihi nilai ini. Menggunakan bin CTR yang lebih tinggi memberikan margin reka bentuk yang lebih besar.

10.3 Bolehkah peranti ini digunakan untuk mengasingkan isyarat analog?

Walaupun direka terutamanya untuk pengasingan digital, ia boleh digunakan dalam aplikasi analog frekuensi rendah, ketepatan rendah (cth., maklum balas dalam bekalan kuasa terpencil). Walau bagaimanapun, CTR mempunyai pergantungan suhu yang kuat dan ketaklinearan dengan I_F, yang menjadikannya tidak sesuai untuk penghantaran isyarat analog ketepatan tanpa litar penentukuran atau pampasan yang meluas. Fotokopel linear khusus lebih sesuai untuk pengasingan analog.

10.4 Apakah tujuan penarafan voltan pengasingan, dan bagaimana ia diuji?

Penarafan 3750 V_rms(selama 1 minit) adalah spesifikasi keselamatan yang menunjukkan kekuatan dielektrik penebat antara sisi input dan output. Semasa ujian, semua pin di sisi LED dipintaskan bersama, dan semua pin di sisi transistor dipintaskan bersama. Voltan AC tinggi dikenakan antara kedua-dua kumpulan ini. Penarafan ini memastikan perlindungan terhadap lonjakan voltan tinggi yang mungkin berlaku dalam peralatan perindustrian atau yang disambungkan ke bekalan utama.

11. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mengasingkan isyarat digital 3.3V dari mikropengawal kepada sistem 5V.

• Sisi Input: V_{CC_input}= 3.3V. Sasaran I_F= 5 mA untuk kelajuan dan CTR yang baik. Andaikan V_F≈ 1.2V, R_limit= (3.3V - 1.2V) / 0.005A = 420Ω. Gunakan perintang standard 430Ω.
• Sisi Output: V_{CC_output}= 5V. Pilih R_Luntuk mengehadkan I_Cdan menetapkan aras logik. Untuk CTR 100% pada I_F=5mA, I_C≈ 5mA. Apabila transistor HIDUP (tepu), V_CE≈ 0.1V, jadi output adalah rendah (~0.1V). Apabila MATI, output ditarik tinggi kepada 5V. Kuasa dalam R_Lapabila HIDUP adalah (5V - 0.1V) * 5mA ≈ 24.5 mW, masih dalam penarafan. Perintang standard 1 kΩ akan memberikan I_C≈ (5V - 0.1V)/1kΩ = 4.9mA, yang juga boleh diterima.
• Susun Atur:Letakkan peranti berhampiran halangan pengasingan pada PCB. Kekalkan jarak rengangan dan jarak bebas yang disyorkan (rujuk piawaian keselamatan seperti IEC 60950-1) antara jejak kuprum input dan output, terutamanya untuk penarafan voltan pengasingan tinggi.

12. Prinsip Operasi

Fotokopel beroperasi dengan menukar isyarat elektrik kepada cahaya, menghantarnya merentasi jurang penebat elektrik, dan kemudian menukar cahaya kembali kepada isyarat elektrik. Dalam ELD3H7/ELQ3H7:

1. Arus elektrik (I_F) mengalir melalui LED inframerah, menyebabkannya memancarkan foton.
2. Foton ini bergerak melalui dielektrik penebat lutsinar (sebatian acuan) dan mengenai kawasan tapak fototransistor silikon.
3. Tenaga foton menjana pasangan elektron-lubang dalam tapak, secara efektif mencipta arus tapak yang menghidupkan transistor.
4. Transistor mengalirkan arus pengumpul (I_C) yang berkadar dengan keamatan cahaya yang diterima, dan seterusnya dengan input I_F. Pemalar perkadaran adalah CTR.

Kuncinya ialah satu-satunya sambungan antara input dan output adalah optik, menyediakan pengasingan elektrik.

13. Trend dan Perkembangan Industri

Trend dalam teknologi fotokopel didorong oleh permintaan untuk kelajuan lebih tinggi, saiz lebih kecil, penggunaan kuasa lebih rendah, dan integrasi ciri tambahan. Walaupun fotokopel fototransistor tradisional seperti ELD3H7/ELQ3H7 cemerlang dalam keberkesanan kos, ketahanan, dan voltan pengasingan tinggi, teknologi baru sedang muncul:

• Fotokopel Digital Berkelajuan Tinggi:Menggunakan teknologi CMOS dan LED bersepadu untuk mencapai kadar data dalam puluhan atau ratusan Mbps, jauh melebihi peranti berasaskan fototransistor.
• Fungsi Terpencil Bersepadu:Peranti yang menggabungkan pengasingan dengan fungsi seperti pemacu pintu terpencil, ADC terpencil, atau penghantaran kuasa terpencil (isoPower).
• Keselamatan dan Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Pembangunan berterusan memberi tumpuan kepada meningkatkan ketahanan bahan pengasingan, kekebalan lonjakan, dan mencapai penarafan voltan kerja yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil untuk memenuhi piawaian keselamatan antarabangsa yang berkembang.

Fotokopel fototransistor kekal sebagai penyelesaian asas dan digunakan secara meluas untuk pengasingan kegunaan am sensitif kos di mana kelajuan sederhana dan kebolehpercayaan tinggi adalah penting.