EL847 Mfululizo wa Datasheet ya Photocoupler - Kifurushi cha 16-Pin DIP - Uitengano 5000Vrms - CTR 50-600% - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Mfululizo wa EL847 unawakilisha familia ya photocouplers za phototransistor zenye njia nne zilizowekwa kwenye kifurushi cha kawaida cha 16-pin Dual In-line Package (DIP). Kila njia inaunganisha diode inayotoa infrared kwa njia ya mwanga kwa kigunduzi cha phototransistor, ikitoa uitengano thabiti wa umeme kati ya saketi za pembejeo na pato. Kifaa hiki kimeundwa kwa usambazaji thabiti wa ishara katika mazingira ambapo tofauti za uwezekano na kinga ya kelele ni mambo muhimu.

Kazi kuu ni kuhamisha ishara za umeme kwa kutumia mwanga, na hivyo kufikia uitengano wa galvanic. Hii inazuia vitanzi vya ardhi, inakandamiza kelele, na inalinda saketi nyeti kutokana na mabadiliko ya voltage ya juu. Mfululizo huu unapatikana katika chaguzi zote mbili za kifurushi cha kawaida cha DIP chenye mashimo na cha uso-mount (SMD), ikitoa urahisi kwa michakato tofauti ya usanikishaji wa PCB.

2. Uchunguzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo Vya Juu Kabisa

Vipimo hivi hufafanua mipaka ambayo kifaa kinaweza kuharibiwa kabisa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi.

• Mkondo wa Mbele wa Pembejeo (I_F): 60 mA (Endelea). Hii ndio mkondo wa juu kabisa wa DC unaoweza kutumiwa kwenye LED ya pembejeo.
• Mkondo wa Kilele wa Mbele (I_FP): 1 A kwa pigo la 1 μs. Inaruhusu mipigo mifupi ya mkondo wa juu kwa kuendesha au kupima.
• Voltage ya Nyuma (V_R): 6 V. Voltage ya juu kabisa ya upendeleo wa nyuma ambayo LED ya pembejeo inaweza kustahimili.
• Voltage ya Collector-Emitter (V_CEO): 80 V. Voltage ya juu kabisa ambayo phototransistor ya pato inaweza kuzuia wakati imezimwa.
• Mkondo wa Collector (I_C): 50 mA. Mkondo wa juu kabisa unaoendelea ambayo transistor ya pato inaweza kuchukua.
• Voltage ya Uitengano (V_ISO): 5000 V_rmskwa dakika 1. Kigezo muhimu cha usalama kinachoonyesha nguvu ya dielectric kati ya pande za pembejeo na pato.
• Joto la Uendeshaji (T_OPR): -55°C hadi +110°C. Inabainisha anuwai ya joto la mazingira kwa uendeshaji thabiti.
• Joto la Kuuza (T_SOL): 260°C kwa sekunde 10. Inafafanua uvumilivu wa wasifu wa kuuza reflow.

2.2 Tabia za Umeme-Mwanga

Vigezo hivi hufafanua utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji (T_A= 25°C isipokuwa ikibainishwa).

2.2.1 Tabia za Pembejeo (Upande wa LED)

• Voltage ya Mbele (V_F): Kwa kawaida 1.2V, kiwango cha juu 1.4V kwa I_F= 20 mA. Inatumika kuhesabu upinzani unaohitajika wa kudhibiti mkondo.
• Mkondo wa Nyuma (I_R): Kima cha juu 10 μA kwa V_R= 4V. Inaonyesha uvujaji mdogo sana wakati LED iko kwenye upendeleo wa nyuma.
• Uwezo wa Pembejeo (C_in): Kwa kawaida 30 pF, kiwango cha juu 250 pF. Huathiri uwezo wa kubadili mzunguko wa juu upande wa pembejeo.

2.2.2 Tabia za Pato (Upande wa Phototransistor)

• Mkondo wa Giza wa Collector-Emitter (I_CEO): Kima cha juu 100 nA kwa V_CE= 20V, I_F= 0mA. Mkondo wa uvujaji wakati LED imezimwa; thamani ya chini ni bora kwa kinga ya kelele.
• Voltage ya Kuvunjika kwa Collector-Emitter (BV_CEO): Kima cha chini 80V kwa I_C= 0.1mA. Inathibitisha uwezo wa kuzuia voltage ya juu.
• Voltage ya Ujasiri wa Collector-Emitter (V_CE(sat)): Kwa kawaida 0.1V, kiwango cha juu 0.2V kwa I_F= 20mA, I_C= 1mA. Kupungua kwa voltage kwenye transistor wakati imewashwa kabisa (imejaa). Thamani ya chini inahitajika ili kupunguza hasara ya nguvu.

2.2.3 Tabia za Uhamishaji

• Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR): 50% hadi 600% kwa I_F= 5mA, V_CE= 5V. Hiki ndio kigezo muhimu zaidi, kinachofafanuliwa kama (I_C/ I_F) * 100%. Inawakilisha ufanisi wa kubadilisha mkondo wa pembejeo kuwa mkondo wa pato. Anuwai pana inaonyesha kifaa kinapatikana katika makundi tofauti ya faida.
• Upinzani wa Uitengano (R_IO): Kima cha chini 5 x 10¹⁰Ω kwa V_IO= 500V DC. Upinzani wa juu sana kati ya pande zilizotengwa, kuhakikisha uvujaji mdogo.
• Uwezo wa Kuelea (C_IO): Kwa kawaida 0.6 pF, kiwango cha juu 1.0 pF. Uwezo wa parasi kwenye kizuizi cha uitengano, unaoathiri kinga ya mabadiliko ya kawaida na kuunganisha kelele ya mzunguko wa juu.
• Mzunguko wa Kukatwa (f_c): Kwa kawaida 80 kHz kwa V_CE= 5V, I_C= 2mA, R_L= 100Ω. Upana wa ukanda wa -3dB, unaoonyesha mzunguko wa juu zaidi wa ishara ya dijiti muhimu.
• Muda wa Kupanda (t_r) & Muda wa Kushuka (t_f): Kwa kawaida 6 μs na 8 μs mtawalia (kiwango cha juu 18 μs kila moja) chini ya hali maalum za majaribio. Vigezo hivi vya kasi ya kubadili ni muhimu kwa kubainisha viwango vya juu vya data katika matumizi ya dijiti.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Datasheet inajumuisha mikunjo ya kawaida ya tabia (ingawa haijaelezewa kwa kina katika maandishi yaliyotolewa). Hii kwa kawaida ingeonyesha uhusiano kati ya vigezo muhimu, ikitoa wabunifu uelewa wa kina wa tabia ya kifaa zaidi ya thamani za chini/kawaida/ya juu zilizoorodheshwa.

• CTR dhidi ya Mkondo wa Mbele (I_F): Inaonyesha jinsi ufanisi unavyobadilika na mkondo wa kuendesha, mara nyingi ukifikia kilele kwa I_F.
• CTR dhidi ya Joto: Inaonyesha mgawo hasi wa joto wa CTR, ambao kwa kawaida hupungua kadiri joto linavyoongezeka. Hii ni muhimu kwa kubuni saketi thabiti katika anuwai yote ya joto.
• Mkondo wa Pato (I_C) dhidi ya Voltage ya Collector-Emitter (V_CE): Familia ya mikunjo inayoonyesha tabia za pato za phototransistor kwa mikondo tofauti ya pembejeo, sawa na mikunjo ya pato ya transistor ya bipolar.
• Voltage ya Ujasiri (V_CE(sat)) dhidi ya Mkondo wa Collector (I_C): Inaonyesha jinsi kushuka kwa voltage katika hali ya kuwashwa kunavyoongezeka na mkondo wa mzigo.

4. Taarifa ya Mitambo & Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa kinatolewa katika chaguzi kuu mbili za umbo la risasi:

1. Aina ya Kawaida ya DIP: Kifurushi chenye mashimo chenye pini 16 kwenye umbali wa 2.54mm (100-mil). Michoro ya kina ya vipimo inabainisha urefu wa mwili, upana, urefu, urefu wa pini, na nafasi.
2. Chaguo la Aina ya S (Surface Mount): Umbo la risasi la gull-wing kwa usanikishaji wa SMD. Vipimo vinajumuisha mapendekezo ya alama ya mguu kwa muundo wa muundo wa ardhi wa PCB.

Kipengele muhimu cha usalama kinachohusiana na mitambo niumbali wa kutambaawa >7.62 mm kati ya pande za pembejeo na pato za kifurushi. Hii ndio umbali mfupi zaidi kwenye uso wa kifurushi cha kuzuia kati ya sehemu za kondakta na ni muhimu kwa kukidhi viwango vya usalama kwa voltage ya juu ya uitengano.

4.2 Pini na Mchoro

Usanidi wa pini ni wazi na thabiti katika njia zote:

• Pini 1, 3, 5, 7: Anodi kwa Njia 1-4 mtawalia.
• Pini 2, 4, 6, 8: Kathodi kwa Njia 1-4 mtawalia.
• Pini 9, 11, 13, 15: Emitter kwa Njia 1-4 mtawalia.
• Pini 10, 12, 14, 16: Collector kwa Njia 1-4 mtawalia.

Mpangilio huu hukusanya pembejeo zote upande mmoja (pini 1-8) na matokeo yote upande wa pili (pini 9-16), ikimarisha kizuizi cha uitengano kimwili.

4.3 Alama ya Kifaa

Vifaa vinawekwa alama juu kwa \"EL847\" (nambari ya kifaa), ikifuatiwa na msimbo wa mwaka wa tarakimu 1 (Y), msimbo wa wiki wa tarakimu 2 (WW), na kiambishi cha hiari \"V\" kinachoonyesha idhini ya VDE kwa kitengo hicho.

5. Miongozo ya Kuuza & Usanikishaji

5.1 Wasifu wa Kuuza Reflow

Datasheet inatoa wasifu wa kina wa reflow unaolingana na IPC/JEDEC J-STD-020D kwa kuuza bila risasi:

• Joto la Awali: 150°C hadi 200°C zaidi ya sekunde 60-120.
• Muda Juu ya Liquidus (T_L=217°C): Sekunde 60-100.
• Joto la Kilele (T_P): Kima cha juu 260°C.
• Muda ndani ya 5°C ya Kilele: Sekunde 30 kiwango cha juu.
• Kiwango cha Juu cha Kupanda: 3°C/kwa pili kutoka T_smaxhadi T_p.
• Kiwango cha Juu cha Kushuka: 6°C/kwa pili.
• Muda wa Jumla wa Mzunguko: Dakika 8 kiwango cha juu kutoka 25°C hadi kilele.
• Idadi ya Reflows: Kifaa kinaweza kustahimili hadi mizunguko 3 ya reflow.

Kuzingatia wasifu huu ni muhimu ili kuzuia ufa wa kifurushi, kutenganishwa, au uharibifu wa die ya ndani na vifungo vya waya kwa sababu ya mkazo wa joto.

6. Ufungaji & Taarifa ya Kuagiza

Mfululizo wa EL847 unaagizwa kwa kutumia muundo wa nambari ya sehemu:EL847X-V.

• X: Chaguo la umbo la risasi. \"S\" kwa uso-mount, tupu (hakuna) kwa DIP ya kawaida.
• V: Kiambishi cha hiari kinachoonyesha idhini ya usalama ya VDE imejumuishwa kwa kitengo hicho maalum.

Ufungaji: Aina zote mbili hutolewa kwenye mabomba yenye vitengo 20 kila moja.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

EL847 ni nyeti na inaweza kutumika katika usanidi mbalimbali:

1. Uitengano wa Ishara ya Dijiti: Unganisha LED ya pembejeo mfululizo na upinzani wa kudhibiti mkondo kwa pini ya GPIO ya microcontroller. Collector ya pato inaweza kuvutwa hadi voltage ya mantiki ya upande uliotengwa kupitia upinzani. Emitter kwa kawaida huwekwa ardhini. Hii inatoa usambazaji wa ishara za WASHWA/ZIMWA usioathiriwa na kelele, kama vile katika moduli za I/O za PLC.
2. Uitengano wa Ishara ya Analog (Hali ya Mstari): Kwa kuendesha phototransistor katika eneo lake la mstari (haijajaa), mkondo wa pato unaweza kufanywa kuwa sawia na mkondo wa pembejeo wa LED. Hii inahitaji upendeleo wa makini na inategemea mabadiliko ya CTR na kuteleza kwa joto. Mara nyingi hutumiwa kwa uitengano wa analog wa upana wa ukanda wa chini, usahihi wa chini.
3. Kuendesha Mizigo Midogo: Pato linaweza kuendesha moja kwa moja mizigo midogo kama vile relay, LED, au viendeshi vya optotriac, mradi viwango vya mkondo wa collector na voltage havizidi.

7.2 Mazingatio ya Ubunifu & Mazoea Bora

• Uchaguzi wa CTR na Ubunifu wa Saketi: Anuwai pana ya CTR (50-600%) inahitaji ubunifu wa makini. Kwa kubadili dijiti, chagua kikundi cha CTR kinachohakikisha ujasiri wa transistor ya pato kwa CTR ya chini maalum na I_Fyako iliyochaguliwa na upinzani wa mzigo (R_L). Hali ya I_C= CTR_min* I_Flazima iwe kubwa kuliko V_CC/R_Lili kuhakikisha ujasiri.
• Kasi dhidi ya Usawazishaji wa Mkondo: I_Fya juu kwa ujumla huboresha kasi ya kubadili (inapunguza t_r/t_f) lakini hupunguza CTR baada ya muda kwa sababu ya kuzeeka kwa LED. Ubunifu unapaswa kutumia I_Fya chini kabisa inayokidhi mahitaji ya kasi na kinga ya kelele.
• Kinga ya Kelele na Kupitisha: Ili kuboresha kinga ya mabadiliko ya kawaida (CMTI), tumia capacitor ya kupitisha (mfano, 0.1 μF) kati ya usambazaji na ardhi pande zote mbili za pembejeo na pato, ikiwekwa karibu iwezekanavyo na pini za kifaa. Hii husaidia kupinga athari za uwezo wa kuunganisha wa ndani (C_IO).
• Kupoteza Joto: Zingatia mipaka ya jumla ya kupoteza nguvu (P_TOT= 200 mW). Nguvu huhesabiwa kama (I_F* V_F) upande wa pembejeo pamoja na (I_C* V_CE) upande wa pato.

8. Ulinganisho wa Kiufundi & Faida Muhimu

EL847 inajitofautisha katika soko kupitia vipengele kadhaa muhimu:

• Voltage ya Juu ya Uitengano (5000 V_rms): Inazidi mahitaji ya matumizi mengi ya udhibiti wa viwanda na usambazaji wa nguvu, ikitoa ukingo mkubwa wa usalama.
• Anuwai Pana ya Joto la Uendeshaji (-55°C hadi +110°C): Inafaa kwa mazingira magumu ya viwanda na ya magari ambapo joto kali ni kawaida.
• Idhini Kamili za Usalama: Idhini za UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, na CQC hurahisisha mchakato wa kuingiza kifaa katika bidhaa za mwisho zinazohitaji uthibitisho kwa soko mbalimbali la ulimwengu.
• Njia Nne katika Kifurushi Kimoja: Inatoa uhifadhi wa nafasi ya bodi na ufanisi wa gharama ikilinganishwa na kutumia photocouplers nne za njia moja kwa kazi za uitengano wa ishara nyingi.
• Chaguzi za Kifurushi Mbili: Upatikano katika aina zote mbili za mashimo (DIP) na uso-mount (SMD) hutoa urahisi kwa uundaji wa mfano na usanikishaji wa otomatiki wa kiasi kikubwa.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q1: Ninawezaje kuchagua upinzani sahihi wa kudhibiti mkondo kwa LED ya pembejeo?

A1: Tumia fomula: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Tumia V_Fya juu kutoka datasheet (1.4V) kwa ubunifu wa hali mbaya ili kuhakikisha I_Fhaizidi. Chagua I_Fkulingana na CTR na kasi inayohitajika; 5-20 mA ni kawaida.

Q2: Saketi yangu haibadiliki kabisa. Voltage ya pato haishuki chini vya kutosha. Nini kimeshindikana?

A2: Phototransistor inawezekana haijaingia kwenye ujasiri. Hii kwa kawaida ni suala la CTR. Thibitisha kuwa ubunifu wako unatumia CTR ya chini (50%) kwa mahesabu. Ongeza I_Fau ongeza thamani ya upinzani wa kuvuta R_Lkwenye collector ili kupunguza I_Cinayohitajika kwa ujasiri (I_C(sat)≈ V_CC/R_L).

Q3: Je, naweza kutumia hii kwa kutenganisha ishara za analog kama vile matokeo ya sensor?

A3: Inawezekana lakini ni changamoto. Mstari wa phototransistor hauna mstari mzuri, na CTR inatofautiana sana na joto na kifaa hadi kifaa. Kwa uitengano sahihi wa analog, viimarishaji maalum vya uitengano au photocouplers za mstari (zinazojumuisha maoni ya kurudia kukabiliana na kutokuwa na mstari) zinapendekezwa sana.

Q4: Umuhimu wa umbali wa kutambaa >7.62 mm ni nini?

A4: Kutambaa ndio njia fupi zaidi kwenye uso wa kifurushi cha kuzuia kati ya sehemu za kondakta (mfano, pini ya pembejeo 1 na pini ya pato 9). Umbali mrefu wa kutambaa huzuia kufuatilia kwenye uso (umeme kwenye uso kwa sababu ya uchafuzi au unyevu) na ni hitaji la lazima kwa uthibitisho wa usalama kwa voltage ya juu ya uitengano kama 5000 V_rms.

10. Utafiti wa Kesi ya Ubunifu wa Vitendo

Hali: Kutenganisha ishara nne za udhibiti wa dijiti kutoka kwa microcontroller hadi kwa kiendeshi cha actuator cha viwanda cha 24V.

1. Mahitaji: Mzunguko wa ishara < 1 kHz, kinga ya juu ya kelele, uitengano kwa usalama na kuzuia vitanzi vya ardhi.
2. Chaguzi za Ubunifu:
   • Kifaa: EL847 (DIP ya Kawaida).
   • Upande wa Pembejeo: GPIO ya microcontroller (3.3V, inaweza kufikia 20mA). Chagua I_F= 10 mA kwa kasi nzuri na umri mrefu. R_limit= (3.3V - 1.4V) / 0.01A = 190Ω. Tumia upinzani wa kawaida wa 200Ω.
   • Upande wa Pato: Kiendeshi cha actuator kinatarajia mantiki ya juu ya 24V, ikivutwa ardhini kwa WASHWA. Unganisha collector kwa usambazaji wa 24V kupitia upinzani wa kuvuta. Chagua R_Lili kuhakikisha ujasiri kwa CTR ya chini. I_C(sat)inayohitajika > 24V / R_L. Kwa CTR_min=50% na I_F=10mA, I_C>= 5mA. Kwa hivyo, R_Llazima iwe < 24V / 0.005A = 4.8 kΩ. Upinzani wa 3.3 kΩ umechaguliwa, ukitoa I_C(sat)≈ 7.3mA, ambayo iko vizuri ndani ya kiwango cha 50mA cha kifaa na inatoa ukingo mzuri.
   • Kupitisha: Ongeza capacitor ya seramiki ya 0.1 μF kati ya Pini 10 (Collector 1) na Pini 9 (Emitter 1), na vivyo hivyo kwa njia zingine, ili kuboresha kinga ya kelele.
3. Matokeo: Kiolesura thabiti, kilichotengwa kwa umeme kinachoweza kusambaza ishara za udhibiti kwa uaminifu katika mazingira ya viwanda yenye kelele nyingi za umeme.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Uendeshaji wa photocoupler unategemea ubadilishaji wa umeme-mwanga-umeme. Wakati mkondo wa mbele (I_F) unatumiwa kwenye Diode Inayotoa Infrared (IRED) ya pembejeo, inatoa fotoni (mwanga) yenye urefu wa wawi kwa kawaida karibu 940 nm. Mwanga huu husafiri kwenye pengo la kuzuia lenye uwazi (mara nyingi limeundwa kwa mchanganyiko wa kumwaga au hewa) ndani ya kifurushi. Mwanga hugonga eneo la msingi la phototransistor ya pato ya silikoni. Fotoni zilizokamata huzalisha jozi za elektroni-shimo, na kuzalisha mkondo wa msingi ambao huwashesha transistor, na kuruhusu mkondo wa collector (I_C) kutiririka. Jambo muhimu ni kwamba muunganisho pekee kati ya pembejeo na pato ni boriti ya mwanga, ikitoa uitengano wa galvanic. Uwiano I_C/I_Fndio Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR), ambao unategemea ufanisi wa mwanga wa LED, usikivu wa phototransistor, na ufanisi wa kuunganisha kwa mwanga kati yao.

12. Mienendo ya Sekta & Muktadha

Photocouplers kama EL847 bado ni vipengele vya msingi katika umeme wa nguvu, otomatiki ya viwanda, na mifumo ya nishati mbadala ambapo uitengano wa voltage ya juu hauwezi kubishana. Mwelekeo katika sekta hii unaelekea:

• Kasi ya Juu: Uundaji wa viitengaji vya dijiti vinavyotegemea teknolojia ya RF ya CMOS au kuunganisha kwa uwezo unaotoa viwango vya data katika anuwai ya Mbps hadi Gbps, ikizidi kikomo cha ~100 kHz cha photocouplers za kawaida za phototransistor.
• Ujumuishaji wa JuuKuchanganya uitengano na kazi zingine kama vile viendeshi vya lango, violezo vya ADC, au viitengaji vya USB/I2C/SPI katika kifurushi kimoja.
• Uaminifu Uliboreshwa & Maisha: Mwelekeo kwenye teknolojia ya LED yenye uharibifu mdogo baada ya muda na joto, na kusababisha CTR thabiti zaidi katika maisha ya bidhaa.
• Kupunguzwa kwa Ukubwa: Kusogea kuelekea kifurushi kidogo, cha uso-mount kama SOIC-8 na hata vidogo zaidi, huku ukidumisha au kuboresha viwango vya uitengano.

Licha ya mienendo hii, photocouplers zinazotegemea phototransistor zinadumisha umuhimu mkubwa kwa sababu ya unyenyekevu wao, uthabiti, uwezo wa voltage ya juu ya uitengano, urahisi wa matumizi, na ufanisi wa gharama kwa matumizi yanayohitaji uitengano wa ishara ya kasi ya kati-hadi-chini, kama vile vidhibiti vinavyoweza kupangwa, vifaa vya nyumbani, na vifaa vya mawasiliano vilivyoorodheshwa katika datasheet ya EL847. Uthibitisho wao kamili wa usalama huwafanya kuwa chaguo la kuaminika kwa miundo inayohitaji idhini ya udhibiti.