Ficha Técnica da Série ELT302X ELT305X - Fotocoplador Acionador de Triac de Fase Aleatória - Pacote DIP 4 Pinos - Tensão de Pico 400V/600V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

As séries ELT302X e ELT305X são fotocopladores acionadores de triac de fase aleatória, apresentados no pacote Dual In-line (DIP) de 4 pinos. Estes dispositivos foram concebidos para fornecer isolamento elétrico e capacidade de acionamento para controlar cargas AC através de triacs. Eles consistem num díodo emissor de luz infravermelha (LED) de Arsenieto de Gálio (GaAs) acoplado opticamente a um fototriac monolítico de silício de fase aleatória. A sua função principal é fazer a interface entre circuitos de controlo eletrónico de baixa tensão (como microcontroladores) e triacs de potência AC de alta tensão, permitindo o controlo seguro de cargas resistivas e indutivas que operam com tensões de rede de 115VAC a 240VAC.

O principal diferenciador dentro da série é a tensão de bloqueio de pico: a série ELT302X é classificada para 400V, enquanto a série ELT305X é classificada para 600V. Isto permite aos projetistas selecionar o dispositivo apropriado com base na tensão da linha e na margem de segurança necessária. Os dispositivos apresentam uma elevada tensão de isolamento de 5000 Vrms entre a entrada e a saída, o que é crítico para a segurança do utilizador e a fiabilidade do sistema. Estão em conformidade com várias normas internacionais de segurança, incluindo UL, cUL, VDE, e foram concebidos para serem livres de halogéneos e em conformidade com a RoHS.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Elevado Isolamento de Tensão:Isolamento de 5000 Vrms garante uma separação segura entre os circuitos de controlo e de potência.
• Duas Classificações de Tensão:Opções de tensão de bloqueio de pico de 400V (ELT302X) e 600V (ELT305X).
• Disparo de Fase Aleatória:O fototriac pode ser ativado em qualquer ponto do ciclo da tensão AC, proporcionando flexibilidade para vários esquemas de controlo.
• Pacote DIP Compacto:O pacote DIP de 4 pinos padrão é amplamente utilizado, de montagem através de orifício, facilitando a prototipagem e a fabricação.
• Aprovações de Segurança Internacionais:Certificados pela UL (E214129), cUL, VDE (40028391), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO e CQC.
• Conformidade Ambiental:Livre de halogéneos (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), em conformidade com a RoHS e com os regulamentos REACH da UE.

1.2 Aplicações-Alvo

Estes fotocopladores são adequados para uma vasta gama de aplicações de comutação e controlo AC, incluindo:

• Controlo de solenoides e válvulas em eletrodomésticos e equipamento industrial.
• Interruptores de potência AC estáticos e relés de estado sólido.
• Interface entre microprocessadores ou circuitos lógicos e periféricos de 115/240VAC.
• Dimmer para lâmpadas incandescentes e balastros de iluminação.
• Controlo de temperatura em aquecedores e fornos.
• Controlo de motores para ventoinhas, bombas e pequenos eletrodomésticos.

2. Análise de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é recomendado operar o dispositivo continuamente nestes limites.

• Entrada (Lado do LED):A corrente direta máxima (I_F) é de 60 mA. A tensão reversa máxima (V_R) é de 6 V. A dissipação de potência (P_D) é de 100 mW a 25°C, com redução de 3,8 mW/°C acima de 85°C.
• Saída (Lado do Triac):A tensão de terminal em estado desligado (V_DRM) é de 400V para o ELT302X e 600V para o ELT305X. A corrente de surto repetitiva de pico (I_TSM) é de 1 A. A dissipação de potência (P_C) é de 300 mW a 25°C, com redução de 7,4 mW/°C acima de 85°C.
• Dispositivo Total:A dissipação de potência total (P_TOT) não deve exceder 330 mW. A tensão de isolamento (V_ISO) é de 5000 Vrms durante 1 minuto. A gama de temperatura de operação (T_OPR) é de -55°C a +100°C. A temperatura de armazenamento (T_STG) é de -55°C a +125°C. A temperatura de soldadura (T_SOL) é de 260°C durante 10 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação a 25°C.

Características de Entrada (LED):

• Tensão Direta (V_F): Tipicamente 1,18V, máximo 1,5V a I_F= 10 mA.
• Corrente de Fuga Reversa (I_R): Máximo 10 µA a V_R= 6V.

Características de Saída (Fototriac):

• Corrente de Bloqueio de Pico (I_DRM): Máximo 100 nA à V_DRM nominal com I_F= 0 mA.
• Tensão de Estado Ligado de Pico (V_TM): Máximo 2,5V a I_TM= 100 mA de pico e à corrente de disparo nominal do LED.
• Taxa Crítica de Subida da Tensão em Estado Desligado (dv/dt): Mínimo 100 V/µs para o ELT302X à V_DRM nominal. Para o ELT305X, é de 1000 V/µs a V_PEAK= 400V. Este parâmetro indica a imunidade do dispositivo a disparos falsos causados por transientes de tensão de subida rápida.

Características de Transferência (Acoplamento):

• Corrente de Disparo do LED (I_FT): Esta é a corrente mínima do LED necessária para ativar de forma fiável o triac de saída com uma tensão de terminal principal de 3V. É classificada em três níveis: 15 mA máx. (ELT3021/3051), 10 mA máx. (ELT3022/3052) e 5 mA máx. (ELT3023/3053). Selecionar um grau de I_FT mais baixo reduz a corrente de acionamento necessária do circuito de controlo.
• Corrente de Manutenção (I_H): Tipicamente 250 µA. Esta é a corrente mínima que deve continuar a fluir através do triac para o manter no estado ligado após ter sido disparado.

3. Análise de Desempenho e Aplicação

3.1 Desempenho e Medição de dv/dt

A ficha técnica fornece um circuito de teste detalhado e uma metodologia para medir a capacidade de dv/dt estático. Um impulso de alta tensão é aplicado à saída através de uma rede RC. A resistência (R_TEST) é variada para alterar o tempo de subida da tensão (τ = R*C). O valor de dv/dt no qual o dispositivo começa a disparar involuntariamente (sem corrente no LED) é registado. A fórmula dv/dt = 0,632 * V_PEAK/ τ_RC é utilizada para o cálculo. Uma classificação dv/dt mais elevada, como os 1000 V/µs do ELT305X, é vantajosa em ambientes elétricos ruidosos ou ao acionar cargas altamente indutivas, pois proporciona maior imunidade contra disparos falsos causados por picos de tensão.

3.2 Considerações de Projeto e Diretrizes de Aplicação

Ao projetar com estes fotocopladores, vários fatores devem ser considerados:

• Circuito de Acionamento do LED:O circuito de controlo deve fornecer corrente suficiente para exceder a I_FT do grau do dispositivo selecionado. Um resistor limitador de corrente é essencial. O LED pode ser acionado diretamente a partir de um pino GPIO de um microcontrolador para graus de I_FT mais baixos (ex.: 5mA), mas pode ser necessário um transistor de acionamento para graus mais altos ou comutação mais rápida.
• Circuitos Snubber:Ao comutar cargas indutivas (motores, solenoides), é altamente recomendada uma rede snubber (tipicamente um circuito RC) em paralelo com o triac principal (não com a saída do fotocoplador). Isto suprime picos de tensão e reduz o stress dv/dt tanto no triac principal como no fotocoplador, melhorando a fiabilidade e reduzindo as EMI.
• Dissipação de Calor:Assegure que a dissipação de potência total (lado LED + lado Triac) não excede 330 mW, considerando a redução com a temperatura. Pode ser necessária uma área de cobre adequada na PCB ou fluxo de ar em temperaturas ambientes elevadas.
• Resistor de Gate para o Triac Principal:A saída do fotocoplador é ligada ao gate de um triac de maior potência. Um resistor de gate (tipicamente 100-1000 Ω) é geralmente colocado em série para limitar a corrente de gate de pico, amortecer oscilações e melhorar a imunidade ao ruído.

4. Informação Mecânica e de Embalagem

4.1 Dimensões e Tipos de Pacote

Os dispositivos são oferecidos em três opções principais de formato de terminais dentro do contorno DIP de 4 pinos:

• DIP Padrão:Pacote de montagem através de orifício com espaçamento entre filas de 0,1 polegadas (2,54 mm) e comprimento padrão dos terminais.
• Opção M (Curvatura Larga):Pacote de montagem através de orifício com terminais curvados para um espaçamento entre filas de 0,4 polegadas (10,16 mm), adequado para trilhas de PCB mais largas ou requisitos de layout específicos.
• Opção S1 (Montagem em Superfície):Um formato de terminal de montagem em superfície de baixo perfil. Esta opção é normalmente fornecida em fita e bobina para montagem automatizada. A ficha técnica inclui um layout recomendado de pastilhas de PCB para este tipo SMD.

São fornecidos desenhos dimensionais detalhados para os três tipos, incluindo tamanho do corpo, espaçamento dos terminais e altura de afastamento.

4.2 Polaridade e Configuração dos Pinos

A pinagem é padrão para um fotocoplador DIP de 4 pinos:

1. Pino 1: Ânodo do LED de entrada.
2. Pino 2: Cátodo do LED de entrada.
3. Pino 3: Terminal Principal 1 (MT1) do fototriac de saída.
4. Pino 4: Terminal Principal 2 (MT2) do fototriac de saída.

Um ponto ou entalhe na embalagem identifica tipicamente o Pino 1. A polaridade correta é crucial para o funcionamento do lado do LED. O triac de saída é bidirecional, pelo que a polaridade é menos crítica, mas a prática padrão é ligar o MT2 ao lado da linha AC e o MT1 ao resistor de gate que vai para o gate do triac principal.

5. Informação de Encomenda e Fabricação

5.1 Sistema de Numeração de Peças

O número de peça segue o formato: ELT30[2 ou 5]X Y (Z) - V

• 30[2/5]:302 para classificação de 400V, 305 para classificação de 600V.
• X:Número de peça/grau IFT (1, 2 ou 3 correspondendo a I_FT máx. de 15mA, 10mA, 5mA).
• Y:Opção de formato de terminal: Nenhuma (DIP padrão), M (Curvatura larga), S1 (Montagem em superfície).
• (Z):Opção de fita e bobina para S1: TU ou TD (orientação da bobina). Omitido para embalagem em tubo.
• -V:Sufixo opcional que denota aprovação de segurança VDE.

Exemplo:ELT3053S1(TU)-V é um dispositivo classificado para 600V, com I_FT máx. de 5mA, em formato de terminal de montagem em superfície, em fita e bobina de orientação TU, com aprovação VDE.

5.2 Especificações de Embalagem

As peças DIP padrão e Opção M são embaladas em tubos contendo 100 unidades. As peças de montagem em superfície Opção S1 estão disponíveis em fita e bobina, com 1500 unidades por bobina. São fornecidas dimensões detalhadas da fita (largura, espaçamento dos bolsos, etc.) para compatibilidade com equipamento de pick-and-place automatizado.

5.3 Marcação do Dispositivo

Os dispositivos são marcados no topo da embalagem. A marcação inclui: \"EL\" (código do fabricante), o número do dispositivo (ex.: T3053), um código de ano de 1 dígito (Y), um código de semana de 2 dígitos (WW) e a letra \"V\" se for a versão aprovada pela VDE.

6. Guia de Comparação e Seleção

O principal critério de seleção entre o ELT302X e o ELT305X é a tensão de bloqueio necessária. Para aplicações de 120VAC, um dispositivo de 400V geralmente fornece margem suficiente (tensão de linha de pico ~170V). Para aplicações de 230VAC (pico ~325V) ou em ambientes com sobretensões significativas, a classificação de 600V da série ELT305X oferece uma margem de segurança muito maior e é geralmente recomendada.

Dentro de cada série, a escolha do grau de I_FT (1, 2 ou 3) é um compromisso entre a simplicidade do circuito de acionamento e o custo. O Grau 3 (5mA) é o mais sensível e mais fácil de acionar diretamente a partir de lógica, mas pode ser ligeiramente mais caro. O Grau 1 (15mA) requer mais corrente de acionamento, mas pode ser escolhido pela sua potencial maior imunidade ao ruído ou menor custo.

Comparados com fotocopladores de passagem por zero, estes dispositivos de fase aleatória oferecem a vantagem de poderem disparar em qualquer ponto do ciclo AC. Isto é essencial para aplicações como o dimmer de ângulo de fase para lâmpadas incandescentes ou a partida suave de motores, onde é necessário controlar a potência entregue em cada meio-ciclo. A contrapartida é que a comutação de fase aleatória pode gerar mais interferência eletromagnética (EMI) do que a comutação na passagem por zero.