Ficha Técnica da Série ELT304X/306X/308X - Fotocoplador Acionador de Triac com Passagem por Zero em DIP de 4 Pinos - Isolamento 5000Vrms

1. Visão Geral do Produto

As séries ELT304X, ELT306X e ELT308X são fotocopladores em encapsulamento DIP (Dual In-line Package) de 4 pinos, projetados como acionadores de triac com detecção de passagem por zero. Estes dispositivos funcionam como uma interface crítica entre circuitos de controle lógico de baixa tensão e linhas de alimentação CA de alta tensão, permitindo a comutação segura e eficiente de cargas CA.

Cada dispositivo da série consiste num díodo emissor de luz infravermelha (LED) de Arsenieto de Gálio (GaAs) acoplado opticamente a um fototriac de silício monolítico. O circuito integrado de detecção de passagem por zero garante que o triac de saída seja acionado apenas quando a tensão da linha CA estiver próxima de zero volts. Esta característica é crucial para minimizar interferências eletromagnéticas (EMI), reduzir correntes de inrush e prolongar a vida útil das cargas conectadas, como motores, solenoides e lâmpadas.

A vantagem central desta série reside na sua elevada capacidade de isolamento (5000 V_rms) entre a entrada e a saída, garantindo a segurança do utilizador e a fiabilidade do sistema. A série diferencia-se pela sua tensão de bloqueio de pico: 400V para o ELT304X, 600V para o ELT306X e 800V para o ELT308X, tornando-os adequados para uma vasta gama de aplicações com tensões da rede, desde 110VAC até 380VAC. Estes dispositivos destinam-se a ser utilizados com um triac de potência externo e discreto para lidar com correntes de carga mais elevadas.

1.1 Características Principais e Conformidades

• Conformidade sem Halogéneos:Bromo (Br) < 900 ppm, Cloro (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.
• Elevada Tensão de Isolamento:5000 V_rmsentre entrada e saída.
• Passagem por Zero:Reduz EMI e esforço nas cargas.
• Aprovações Regulamentares:UL, cUL (Ficheiro E214129), VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO e CQC.
• Conformidade Ambiental:Conforme RoHS e regulamentos REACH da UE.

1.2 Aplicações Alvo

Estes fotocopladores são projetados para aplicações industriais e de consumo robustas que requerem comutação CA isolada:

• Controles de solenoides e válvulas
• Controles de iluminação e dimmers
• Interruptores de potência estáticos
• Acionadores e arrancadores de motores CA
• Contatores eletromagnéticos (E.M.)
• Controles de temperatura (ex.: em aquecedores)
• Relés de estado sólido
• Eletrodomésticos

2. Análise Profunda de Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Esforços além destes limites podem causar danos permanentes ao dispositivo. Todos os parâmetros são especificados a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C.

2.1.1 Entrada (Lado do LED)

• Corrente Direta (I_F):60 mA (Corrente contínua máxima através do LED).
• Tensão Reversa (V_R):6 V (Tensão de polarização reversa máxima no LED).
• Dissipação de Potência (P_D):100 mW.

2.1.2 Saída (Lado do Triac)

• Tensão de Terminal em Estado Bloqueado (V_DRM):A tensão de pico repetitiva que a saída pode bloquear quando desligada. Este é o fator diferenciador chave: 400V para ELT304X, 600V para ELT306X, 800V para ELT308X.
• Corrente de Surto Repetitiva de Pico (I_TSM):1 A (Capacidade de corrente de pico não repetitiva).
• Dissipação de Potência (P_C):300 mW (Lado da saída).

2.1.3 Especificações do Dispositivo

• Dissipação de Potência Total (P_TOT):330 mW (Soma da dissipação de entrada e saída).
• Tensão de Isolamento (V_ISO):5000 V_rmsdurante 1 minuto a 40-60% de humidade relativa. Os pinos 1 & 2 são curto-circuitados entre si, e os pinos 3 & 4 são curto-circuitados entre si para este teste.
• Temperatura de Operação (T_OPR):-55°C a +100°C.
• Temperatura de Armazenamento (T_STG):-55°C a +125°C.
• Temperatura de Soldadura (T_SOL):260°C durante 10 segundos (onda ou reflow).

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros definem o desempenho operacional a T_a= 25°C, salvo indicação em contrário.

2.2.1 Características de Entrada (LED)

• Tensão Direta (V_F):Máximo 1.5 V a I_F= 30 mA. Esta baixa tensão é adequada para acionamento direto a partir de muitos circuitos lógicos ou microcontroladores com uma simples resistência limitadora de corrente.
• Corrente de Fuga Reversa (I_R):Máximo 10 µA a V_R= 6V.

2.2.2 Características de Saída (Fototriac)

• Corrente de Bloqueio de Pico (I_DRM):A corrente de fuga quando a saída está desligada na sua V_DRM nominal. Máx. 100 nA para ELT304X, 500 nA para ELT306X/ELT308X com I_F=0mA.
• Tensão de Pico em Estado Ligado (V_TM):Máximo 3 V ao conduzir uma corrente de pico (I_TM) de 100 mA e o LED é acionado na sua corrente de disparo nominal (I_FT). Esta queda de tensão gera calor no dispositivo quando em condução.
• Taxa Crítica de Subida da Tensão em Estado Bloqueado (dv/dt):Mínimo 1000 V/µs para ELT304X/306X, 600 V/µs para ELT308X. Este parâmetro indica a imunidade do dispositivo a disparos falsos causados por transientes de tensão de subida rápida na linha CA.
• Tensão de Inibição (V_INH):Máximo 20 V. Esta é a tensão MT1-MT2 acima da qual o circuito de passagem por zero impede o dispositivo de disparar, mesmo que o LED esteja ligado. Isto garante a comutação apenas próximo do ponto de passagem por zero.
• Fuga em Estado Inibido (I_DRM2):Máximo 500 µA quando o LED está ligado (I_F= I_FT nominal) mas a tensão de saída está abaixo da janela de passagem por zero (a V_DRM nominal).

2.2.3 Características de Transferência

• Corrente de Disparo do LED (I_FT):A corrente máxima do LED necessária para disparar de forma fiável o triac de saída com uma tensão de terminal principal de 3V. Este é o parâmetro de sensibilidade chave e é graduado:
  • Grau 1 (ex.: ELT3041):Máx. 15 mA
  • Grau 2 (ex.: ELT3042):Máx. 10 mA
  • Grau 3 (ex.: ELT3043):Máx. 5 mA
  Um grau de I_FT mais baixo indica maior sensibilidade, exigindo menos corrente de acionamento do circuito de controlo.
• Corrente de Manutenção (I_H):Típico 280 µA. Esta é a corrente mínima através do triac de saída necessária para o manter no estado ligado após ter sido disparado. A carga externa e o circuito de gate do triac principal devem garantir que esta corrente é mantida durante a duração do semi-ciclo de condução.

3. Análise de Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características eletro-ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, eles normalmente incluem as seguintes relações, que são críticas para o projeto:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (I_F-V_F):Mostra a característica não linear de V_F do LED de entrada, essencial para calcular a resistência série correta.
• Corrente de Disparo vs. Temperatura (I_FT-T_a): I_FTTipicamente aumenta com a diminuição da temperatura. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento do LED fornece corrente suficiente na temperatura mínima de operação especificada (-55°C).
• Tensão em Estado Ligado vs. Corrente em Estado Ligado (V_TM-I_TM):Ilustra a perda por condução do fototriac, que contribui para o aquecimento interno.
• Capacidade dv/dt vs. Temperatura:A classificação dv/dt pode diminuir a temperaturas de junção mais elevadas, afetando a imunidade ao ruído em ambientes quentes.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Configuração dos Pinos e Esquemático

O dispositivo tem uma configuração DIP de 4 pinos padrão:

1. Ânodo (A):Terminal positivo do LED de entrada.
2. Cátodo (K):Terminal negativo do LED de entrada.
3. Terminal (T1/MT2):Terminal Principal 2 do fototriac de saída.
4. Terminal (T2/MT1):Terminal Principal 1 do fototriac de saída. Este é tipicamente o ponto de referência para a saída.

O esquemático interno mostra o LED ligado entre os pinos 1 e 2. O fototriac está ligado entre os pinos 3 e 4, com o seu gate acionado internamente pelo sinal ótico. O circuito de detecção de passagem por zero está integrado com o fototriac.

4.2 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica fornece desenhos mecânicos detalhados (em mm) para quatro opções de encapsulamento:

• Tipo DIP Padrão:O clássico encapsulamento "through-hole" com espaçamento entre filas de 0.1\" (2.54mm) e terminais retos.
• Tipo Opção M:"Dobragem larga dos terminais" com um espaçamento de 0.4 polegadas (10.16mm) para requisitos específicos de layout de PCB.
• Tipo Opção S:Forma de terminal para montagem em superfície (SMD) com terminais "gull-wing" para soldadura por reflow.
• Tipo Opção S1:Forma de terminal para montagem em superfície com um design "gull-wing" de baixo perfil, oferecendo uma altura de encapsulamento reduzida em comparação com o tipo S.

Dimensões críticas incluem comprimento/largura/altura do corpo, passo dos terminais, comprimento dos terminais e coplanaridade (para tipos SMD). Os projetistas devem consultar os desenhos exatos para o "footprint" do PCB e o projeto de "clearance".

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

Com base nas Especificações Máximas Absolutas:

• Soldadura por Onda ou Reflow:A temperatura máxima de soldadura é de 260°C, e esta temperatura não deve ser aplicada aos terminais por mais de 10 segundos.
• Precauções ESD:Embora não explicitamente declarado, os fotocopladores contêm componentes semicondutores sensíveis à eletricidade estática. São recomendados procedimentos padrão de manuseamento ESD (uso de pulseiras aterradas, espuma condutora, etc.) durante a montagem.
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, utilize métodos e solventes compatíveis com o material do encapsulamento epóxi. Consulte o fabricante para recomendações específicas.
• Condições de Armazenamento:Armazene num ambiente dentro da gama de temperatura de armazenamento (-55°C a +125°C) e com baixa humidade para evitar absorção de humidade, especialmente para encapsulamentos de montagem em superfície que podem ser sensíveis ao "efeito pipoca" durante o reflow.

6. Embalagem e Informações de Pedido

6.1 Sistema de Numeração de Modelos

O número de parte segue o formato:ELT30X(Y)(Z)-V

• X (Nº da Parte):4, 6 ou 8, indicando a série (400V, 600V, 800V).
• Y (Grau de Sensibilidade):1, 2 ou 3, correspondendo ao I_FT máximo (15mA, 10mA, 5mA).
• Y (Opção de Forma do Terminal):
  • Nenhuma:DIP-4 padrão ("through-hole").
  • M:Dobragem larga dos terminais (espaçamento de 0.4\").
  • S:Forma de terminal SMD padrão.
  • S1:Forma de terminal SMD de baixo perfil.
• Z (Opção de Fita e Bobina):Especifica o tipo de bobina e quantidade. As opções incluem TA, TB (1000 unidades/bobina), TU, TD (1500 unidades/bobina), ou nenhuma (embalagem em tubo).
• V (Opção de Segurança):Indica que a aprovação de segurança VDE está incluída.

Exemplo:ELT3062S(TA) é um dispositivo de 600V, sensibilidade Grau 2 (I_FT máx. =10mA), com terminais SMD padrão, embalado em fita e bobina TA (1000 unidades).

6.2 Especificações de Embalagem

• Embalagem em Tubo:As opções DIP padrão e M são normalmente fornecidas em tubos anti-estáticos contendo 100 unidades cada.
• Fita e Bobina:As opções de montagem em superfície (S, S1) estão disponíveis em fita e bobina para montagem automatizada "pick-and-place". As quantidades por bobina são de 1000 unidades (TA, TB) ou 1500 unidades (TU, TD).

7. Considerações de Projeto de Aplicação

7.1 Circuito de Aplicação Típico

A aplicação principal é acionar um triac de potência externo. Um circuito típico inclui:

1. Lado da Entrada:Uma resistência limitadora de corrente (R_IN) em série com o LED, ligada ao microcontrolador ou saída lógica. R_IN= (V_CC- V_F) / I_F. I_F deve ser escolhida para ser maior que o I_FT do grau selecionado, com uma margem para derating de temperatura (ex.: use 1.5x I_FT máx.). Uma pequena resistência em série ou um condensador em paralelo com o LED pode ser adicionado para maior imunidade ao ruído.
2. Lado da Saída:A saída do fotocoplador (pinos 3 & 4) é ligada em série com o gate e o MT1 do triac de potência externo. Uma resistência de gate (R_G, tipicamente 100-360 Ω) é quase sempre necessária para limitar a corrente de pico do gate, suprimir oscilações de alta frequência e melhorar a capacidade dv/dt do circuito global. Uma resistência (R_L, ~100-500 Ω) pode ser ligada entre o MT1 e o MT2 do fotocoplador para garantir que a corrente de manutenção (I_H) seja excedida.
3. Rede "Snubber":Para cargas indutivas (motores, solenoides), uma rede RC "snubber" (uma resistência e um condensador em série) é essencial através dos terminais principais dotriac de potência(não do fotocoplador) para limitar a taxa de subida de tensão (dv/dt) durante o desligamento e prevenir re-disparos falsos.

7.2 Notas e Precauções de Projeto

• Dissipação de Calor:Calcule a dissipação de potência no fotocoplador (P_TOT= V_F*I_F+ V_TM*I_TM) e garanta que não excede 330 mW. A corrente em estado ligado (I_TM) é a corrente de gate do triac externo, não a corrente da carga.
• Limitações da Passagem por Zero:A função de passagem por zero introduz um atraso no ligamento (até meio ciclo no pior caso). Isto é inadequado para aplicações que requerem controlo de ângulo de fase (como dimmers). Para tais aplicações, é necessário um fotocoplador acionador de triac de fase aleatória (sem passagem por zero).
• Tipo de Carga:Cargas altamente capacitivas podem causar elevadas correntes de inrush mesmo na passagem por zero. Considere usar um limitador de corrente de inrush (termístor NTC) ou um circuito de arranque suave.
• "Creepage" e "Clearance" de Isolamento:No PCB, mantenha distâncias adequadas de "creepage" e "clearance" (ex.: >8mm para 400VAC) entre o lado de entrada (baixa tensão) e o lado de saída (alta tensão) do circuito, conforme exigido pelas normas de segurança, mesmo que o próprio componente forneça 5000V_rms isolation.

de isolamento.

8. Comparação Técnica e Guia de SeleçãoSelecionar a Classificação de Tensão Correta (ELT304X vs. 306X vs. 308X):_DRMEscolha um dispositivo com uma classificação V

significativamente superior à tensão de pico da sua linha CA. Para 120VAC (pico ~170V), o ELT304X de 400V é suficiente. Para 240VAC (pico ~340V), é recomendado o ELT306X de 600V. O ELT308X de 800V é adequado para sistemas 277VAC/380VAC ou aplicações com transientes de alta tensão.Selecionar o Grau de Sensibilidade (1, 2 ou 3):_FTO Grau 3 (I

máx. = 5mA) oferece a maior sensibilidade, permitindo o acionamento direto a partir de pinos GPIO de microcontroladores de baixa corrente. Os Graus 1 e 2 requerem mais corrente de acionamento, mas podem ser escolhidos para otimização de custos ou se o circuito de controlo puder fornecer facilmente corrente mais elevada.Vantagens vs. Tipos sem Passagem por Zero:

A vantagem chave é a redução drástica da geração de EMI, facilitando a aprovação em regulamentos de compatibilidade eletromagnética (EMC). A contrapartida é a incapacidade de realizar dimmers de controlo de fase.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso usar este dispositivo para comutar diretamente uma carga de 10A?R: Não. A saída deste fotocoplador é projetada para acionar ogate_TSM de um triac de potência externo (ex.: um BT136, BTA16). O triac externo lida com a alta corrente de carga. O I

do fotocoplador é de apenas 1A.

P: Porque é que a minha lâmpada ligada está a ligar/desligar de forma errática?_FR: Causas comuns incluem: 1) Corrente de acionamento do LED insuficiente (verifique I_FT > I_G com margem), 2) Resistência de gate (R

) em falta, causando oscilação, 3) Rede "snubber" em falta em cargas indutivas, 4) Ruído excessivo nas linhas de controlo de entrada.

P: Qual é o propósito do circuito de teste "dv/dt" descrito na ficha técnica (Figura 10)?

R: Este circuito e procedimento são usados pelo fabricante para caracterizar e garantir a imunidade do dispositivo a transientes de tensão rápidos. Os projetistas usam o valor mínimo dv/dt especificado (ex.: 1000 V/µs) para garantir que o seu projeto de rede "snubber" fornece proteção adequada na aplicação real.

P: Como faço a interface disto com um microcontrolador de 3.3V?_FTR: Com um dispositivo Grau 3 (I_IN máx. = 5mA), é frequentemente possível. Calcule R_F= (3.3V - V_F ~1.2V) / (I