EL354N-G Mfululizo wa Datasheet ya Photocoupler - Kifurushi cha 4-Pin SOP - Ingizo la AC - Uitengaji wa 3750Vrms - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Mfululizo wa EL354N-G unawakilisha familia ya photocouplers za phototransistor zenye ukubwa mdogo na utendakazi wa hali ya juu, zilizoundwa mahsusi kwa matumizi ya ingizo la AC. Vifaa hivi vimeundwa kutoa uitengaji wa umeme unaotegemewa na usambazaji wa ishara katika mazingira ambapo polarity ya ingizo inaweza kuwa isiyojulikana au kubadilika. Kiini cha kifaa kinajumuisha diodes mbili za mwanga wa infrared zilizounganishwa kinyume sambamba, zilizounganishwa kwa mwanga kwa kigunduzi cha phototransistor cha silikoni. Usanidi huu wa kipekee huruhusu kifaa kukabiliana na mtiririko wa sasa katika mwelekeo wowote kupitia LEDs za ingizo, na kufanya iwe inafaa kiasili kwa matumizi ya ufuatiliaji wa ishara za AC na kugundua ambapo polarity ya DC haijakaa.

Kimefungwa katika kifurushi cha 4-pin Small Outline Package (SOP) kinachokidhi nafasi, photocouplers hizi ni bora kwa miundo ya kisasa ya bodi ya mzunguko wa kuchapishwa (PCB) yenye msongamano wa juu. Falsafa kuu ya muundo nyuma ya mfululizo huu ni kufuata viwango vya kimataifa vya mazingira na usalama. Vifaa hivi havina halogen, na huzingatia mipaka madhubuti ya bromini (Br<900 ppm), klorini (Cl<900 ppm), na jumla yao pamoja (Br+Cl<1500 ppm). Zaidi ya hayo, zinadumisha kufuata maagizo ya RoHS (Vizuizi vya Vitu hatari) na kanuni ya EU REACH, na kuhakikisha zinakidhi mahitaji ya kisasa ya mazingira kwa vipengele vya elektroniki.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Faida kuu ya mfululizo wa EL354N-G iko katika mchanganyiko wake wa uwezo wa ingizo la AC, uitengaji wa juu, na umbo la ukubwa mdogo. Voltage ya juu ya uitengaji ya 3750 V_rmskati ya ingizo na pato hutoa kizuizi thabiti cha usalama, na kulinda mizunguko ya udhibiti ya voltage ya chini kutoka kwa mistari kuu ya voltage ya juu au yenye kelele ya viwanda. Hii inawafanya kuwa muhimu katika matumizi yanayohitaji uitengaji wa umeme.

Masoko lengwa ya kipengele hiki ni mbalimbali, yanayojumuisha otomatiki ya viwanda, mawasiliano, na usimamizi wa nguvu. Maeneo muhimu ya matumizi ni pamoja na ufuatiliaji wa mstari wa AC katika vifaa vya usambazaji wa nguvu na vifaa, kutoa uitengaji wa ingizo katika vikokotoo vya mantiki vinavyoweza kupangwa (PLCs), kuunganisha katika mizunguko ya mstari wa simu, na kutumika kama vigunduzi kwa ishara za DC za polarity isiyojulikana. Idhini za kifaa kutoka kwa mashirika makuu ya kimataifa ya usalama—ikiwemo UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, na CQC—hurahisisha matumizi yake katika bidhaa za mwisho zilizokusudiwa kwa masoko ya kimataifa, na kurahisisha mchakato wa uthibitishaji kwa wazalishaji wa vifaa.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Uelewa kamili wa mipaka na sifa za utendakazi wa kifaa ni muhimu kwa muundo thabiti wa mzunguko. Vigezo hivi hufafanua eneo la uendeshaji na kuhakikisha kipengele kinatumiwa ndani ya eneo lake la usalama la uendeshaji (SOA).

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango vya Juu Kabisa vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kifaa kinaweza kuharibiwa kabisa. Hizi si hali za uendeshaji.

• Sasa ya Mbele ya Ingizo (I_F): ±50 mA (DC). Kipimo hiki kinatumika kwa sasa katika mwelekeo wowote kupitia diodes za ingizo.
• Sasa ya Kilele ya Mbele (I_FP): 1 A kwa pigo la 1 µs. Hii huruhusu kifaa kustahimili mafuriko mafupi ya sasa.
• Mtawanyiko wa Nguvu: Jumla ya mtawanyiko wa nguvu wa kifaa (P_TOT) haipaswi kuzidi 200 mW. Upande wa ingizo (P_D) umekadiriwa kwa 70 mW na kipengele cha kupunguza cha 3.7 mW/°C juu ya joto la mazingira la 90°C (T_a). Upande wa pato (P_C) umekadiriwa kwa 150 mW, na kupunguza juu ya 70°C T_a.
• Viwango vya Voltage: Voltage ya kolekta-emita (V_CEO) ni 80 V, wakati voltage ya emita-kolekta (V_ECO) ni 6 V. Kutofautiana kunatokana na muundo wa phototransistor.
• Voltage ya Uitengaji (V_ISO): 3750 V_rmskwa dakika 1 kwa unyevu wa jamaa wa 40-60%. Hii ni kigezo muhimu cha usalama.
• Safu ya Joto: Joto la uendeshaji (T_OPR) linatoka -55°C hadi +100°C. Joto la uhifadhi (T_STG) linatoka -55°C hadi +125°C.
• Joto la Kuuza: Kifaa kinaweza kustahimili joto la kilele la kuuza (T_SOL) la 260°C kwa sekunde 10, ambalo linaendana na michakato ya reflow isiyo na risasi.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi hufafanua utendakazi wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji kwa 25°C, isipokuwa imebainishwa vinginevyo.

2.2.1 Sifa za Ingizo

• Voltage ya Mbele (V_F): Kwa kawaida 1.2 V, na upeo wa 1.4 V kwa sasa ya mbele (I_F) ya ±20 mA. Kupungua huku kwa chini kwa voltage kunafaa kwa mizunguko ya nguvu ya chini.
• Uwezo wa Ingizo (C_in): Inatoka 50 pF (kawaida) hadi 250 pF (upeo) kwa 1 kHz. Kigezo hiki kinaathiri majibu ya masafa ya juu na kelele inayowezekana ya kuunganisha.

2.2.2 Sifa za Pato

• Sasa ya Giza (I_CEO): Sasa ya uvujaji kutoka kolekta hadi emita wakati LED ya ingizo imezimwa (I_F=0) na V_CE=20V ni upeo wa 100 nA. Sasa ya chini ya giza ni muhimu kwa uwiano mzuri wa ishara-kwa-kelele katika hali ya kuzimwa.
• Voltage za Kuvunjika: BV_CEOni kiwango cha chini cha 80 V, na BV_ECOni kiwango cha chini cha 7 V. Hizi hufafanua voltage za juu za nyuma zinazoweza kudumishwa.

2.2.3 Sifa za Uhamisho

Vigezo hivi hufafanua ufanisi wa kuunganisha na kasi kati ya ingizo na pato.

• Uwiano wa Uhamisho wa Sasa (CTR): Hii ni uwiano wa sasa ya kolekta ya pato (I_C) kwa sasa ya mbele ya ingizo (I_F), ikionyeshwa kama asilimia. Ni kigezo muhimu cha faida. EL354N ya kawaida ina safu ya CTR ya 20% hadi 300% kwa I_F= ±1mA, V_CE= 5V. Lahaja ya EL354NA inatoa safu nyembamba zaidi na ya juu zaidi ya CTR ya 50% hadi 150% chini ya hali sawa. Uwekaji huu wa safi huruhusu wabunifu kuchagua vifaa kwa faida thabiti zaidi katika uzalishaji.
• Voltage ya Ujasimamishaji (V_CE(sat)): Kwa kawaida 0.1 V, upeo wa 0.2 V wakati I_F=±20mA na I_C=1mA. Voltage ya chini ya ujasimamishaji hupunguza hasara ya nguvu wakati transistor ya pato iko wazi kabisa.
• Upinzani wa Uitengaji (R_IO): Kima cha chini cha 5×10¹⁰Ω, kawaida 10¹¹Ω kwa 500 V DC. Upinzani huu wa juu sana ni msingi wa kazi ya uitengaji.
• Masafa ya Kukatwa (f_c): Kwa kawaida 80 kHz (-3dB point) chini ya hali maalum za majaribio. Hii inafafanua masafa ya juu ya ishara muhimu.
• Uwezo wa Kuelea (C_IO): Kawaida 0.6 pF, upeo wa 1.0 pF kwa 1 MHz. Hii ni uwezo wa kizamani kwenye kizuizi cha uitengaji, ambao unaweza kuunganisha kelele ya masafa ya juu.
• Kasi ya Kubadilisha: Wakati wa kupanda (t_r) na wakati wa kushuka (t_f) zimebainishwa kuwa upeo wa 18 µs. Kasi hii ya wastani inafaa kwa ufuatiliaji wa masafa ya mstari (50/60 Hz) na ishara nyingi za udhibiti wa viwanda, lakini sio kwa mawasiliano ya haraka ya dijiti.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendakazi

Ingawa datasheet inarejelea mikunjo ya kawaida ya sifa za umeme na mwanga, michoro yao maalum (k.m., CTR dhidi ya Joto, CTR dhidi ya Sasa ya Mbele) ni muhimu kwa muundo wa kina. Mikunjo hii kwa kawaida inaonyesha kwamba CTR hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka na inaweza kuwa na uhusiano usio wa mstari na sasa ya mbele. Wabunifu lazima watazame michoro hii ili kupunguza utendakazi kwa mazingira yao maalum ya uendeshaji, na kuhakikisha mzunguko unadumisha faida ya kutosha katika safu ya joto iliyokusudiwa. Uhusiano kati ya sasa ya pato na sasa ya mbele pia ni muhimu kwa kuamua sasa inayohitajika ya kuendesha ili kufikia hali ya pato inayotaka, hasa wakati wa uendeshaji karibu na mipaka ya maelezo ya CTR.

4. Habari ya Mitambo, Kifurushi, na Usanikishaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi na Polarity

Kifaa kimewekwa katika kifurushi cha 4-pin SOP. Usanidi wa pini ni kama ifuatavyo: Pini 1 ni Anodi/Kathodi, Pini 2 ni Kathodi/Anodi (kwa jozi ya LED zilizounganishwa kinyume sambamba), Pini 3 ni Emita ya phototransistor, na Pini 4 ni Kolekta. Usanidi huu wa pini ni muhimu kwa mpangilio sahihi wa PCB. Mchoro wa kifurushi hutoa vipimo sahihi vya mitambo ikiwa ni pamoja na urefu wa mwili, upana, urefu, umbali wa risasi, na vipimo vya risasi, ambavyo lazima zizingatiwe kwa muundo sahihi wa alama ya PCB.

4.2 Mpangilio Unapendekezwa wa Pad ya PCB

Mpangilio wa pad ya kusakinishwa kwenye uso umetolewa. Inasisitizwa kuwa huu ni muundo wa kumbukumbu na unapaswa kubadilishwa kulingana na michakato ya uzalishaji ya kibinafsi, nyenzo za PCB, na mahitaji ya joto. Lengo la muundo wa pad ni kuhakikisha uundaji thabiti wa kiungo cha kuuza wakati wa reflow huku ukidhibiti mkazo wa joto kwenye kipengele.

4.3 Mwongozo wa Kuuza na Reflow

Hali za kina za kuuza reflow zimebainishwa, zikirejelea IPC/JEDEC J-STD-020D. Profaili ni muhimu kwa usanikishaji usio na risasi:

• Joto la Awali: 150°C hadi 200°C zaidi ya sekunde 60-120.
• Kupanda: Upeo wa 3°C/kutoka 200°C hadi kilele.
• Muda Juu ya Kiowevu (217°C): Sekunde 60-100.
• Joto la Kilele: Upeo wa 260°C.
• Muda ndani ya 5°C ya Kilele: Upeo wa sekunde 30.
• Kiwango cha Kupoa: Upeo wa 6°C/pili.
• Muda wa Jumla wa Mzunguko: 25°C hadi kilele kwa dakika 8 upeo.
• Mipito ya Reflow: Kifaa kinaweza kustahimili mizunguko ya reflow ya upeo wa 3.

Kuzingatia profaili hii huzuia uharibifu wa joto kwa kifurushi cha plastiki na viunganisho vya ndani vya waya.

5. Kuagiza, Ufungaji, na Alama

5.1 Nambari ya Sehemu na Mfumo wa Kugawa Katika Safu

Nambari ya sehemu hufuata muundo: EL354N(X)(Y)-VG.

• X: Chaguo la Cheo cha CTR. 'A' inaashiria safu ya 50-150% (EL354NA). Hakuna herufi inaashiria safu ya kawaida ya 20-300% (EL354N).
• Y: Chaguo la Ukanda na Reel. 'TA' au 'TB' hubainisha aina ya reel na mwelekeo. Kuachwa kunaashiria ufungaji wa mrija (vizio 100).
• V: Kiambishi cha hiari kinachoashiria idhini ya VDE kimejumuishwa.
• G: Inaashiria ujenzi usio na halogen.

Chaguo za ufungaji ni pamoja na mirija (vizio 100) au ukanda-na-reel (vizio 3000 kwa reel kwa chaguo zote za TA na TB). Chaguo za 'TA' na 'TB' hutofautiana katika mwelekeo wa vipengele kwenye ukanda wa kubeba, ambavyo lazima vilingane na mahitaji ya mashine ya kuchukua-na-kuweka.

5.2 Alama ya Kifaa

Vifaa vinawekewa alama kwenye uso wa juu na msimbo:EL 354N RYWWV.

• EL: Msimbo wa mzalishaji.
• 354N: Nambari ya msingi ya kifaa.
• R: Cheo cha CTR (k.m., 'A' au tupu).
• Y: Msimbo wa mwaka wa tarakimu 1.
• WW: Msimbo wa wiki wa tarakimu 2.
• V: Uwepo unaashiria idhini ya VDE (hiari).

5.3 Maelezo ya Ukanda na Reel

Vipimo vya kina vya ukanda wa kubeba uliochongwa vimetolewa, ikiwa ni pamoja na vipimo vya mfuko (A, B, D0, D1), upana wa ukanda (W), umbali (P0), na vipimo vya muhuri wa ukanda wa kifuniko. Hizi ni muhimu kwa kusanidi vifaa vya usanikishaji otomatiki kwa usahihi.

6. Mwongozo wa Matumizi na Mambo ya Kubuni

6.1 Mizunguko ya Kawaida ya Matumizi

Matumizi ya msingi ni kugundua voltage ya mstari wa AC au kugundua kuvuka sifuri. Mzunguko wa kawaida unajumuisha kuunganisha pini za ingizo (1 & 2) katika mfululizo na upinzani wa kuzuia sasa kwenye mstari wa AC. Thamani ya upinzani lazima ihesabiwe ili kuzuia sasa ya kilele ya mbele (I_F) kwa thamani salama chini ya 50 mA, kwa kuzingatia voltage ya kilele ya AC. Transistor ya pato inaweza kuunganishwa katika usanidi wa emita ya kawaida (Emita kwenye ardhi, Kolekta ikivutwa kupitia upinzani wa mzigo hadi usambazaji wa mantiki) ili kutoa ishara ya dijiti inayobadilika na mzunguko wa AC. Kwa kugundua DC ya polarity isiyojulikana, kifaa kinaweza kuwekwa moja kwa moja kwenye mstari wa kugundua, kwani kitapita bila kujali mwelekeo wa sasa.

6.2 Mambo Muhimu ya Kubuni

• Kuzuia Sasa: Kipengele muhimu zaidi cha muundo wa mzunguko wa ingizo. Upinzani lazima uzue sasa chini ya hali mbaya zaidi (voltage ya juu ya mstari, uvumilivu wa chini wa upinzani).
• Uharibifu wa CTR: CTR inaweza kuharibika baada ya muda, hasa kwa joto la juu la uendeshaji na mikondo. Muundo unapaswa kujumuisha kiasi cha ziada (k.m., tumia CTR ya chini kutoka datasheet na kisha tumia kipengele cha ziada cha kupunguza kwa maisha yote).
• Ukinzani wa Kelele: Uwezo wa kizamani (C_IO) unaweza kuunganisha mabadiliko ya haraka ya masafa ya juu (kama ESD au EMI) kwenye kizuizi cha uitengaji. Katika mazingira yenye kelele, uchujaji wa ziada upande wa pato au matumizi ya kichujio cha haraka cha dijiti katika microcontroller yanaweza kuwa muhimu.
• Kikomo cha Kasi ya Kubadilisha: Wakati wa kupanda/kushuka wa 18 µs huzuia kifaa kwa matumizi ya masafa ya chini. Haifai kwa kuitenga mistari ya data ya haraka ya dijiti.
• Mtawanyiko wa JotoHakikisha jumla ya mtawanyiko wa nguvu (hasara ya LED ya ingizo + hasara ya transistor ya pato) haizidi 200 mW, kwa kuzingatia kupunguza kwa joto.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya EL354N-G ni ingizo lake la LED zilizounganishwa kinyume sambamba, na kuondoa hitaji la virekebishaji vya daraja vya nje au mizunguko changamani kushughulikia ishara za AC au DC za polarity isiyojulikana. Ikilinganishwa na photocouplers za kawaida za ingizo la DC, hii hurahisisha BOM na kuokoa nafasi ya bodi. Ndani ya sehemu ya photocoupler ya ingizo la AC, mchanganyiko wake wa uitengaji wa 3750Vrms, nyenzo zisizo na halogen, na idhini kamili za kimataifa za usalama (UL, VDE, n.k.) katika kifurushi kidogo cha SOP huwasilisha pendekezo thabiti la thamani kwa matumizi ya kimataifa yanayohitaji usalama lakini yanayohusisha gharama. Upataji wa safu nyembamba zaidi ya CTR (EL354NA) hutoa faida kwa miundo inayohitaji faida thabiti zaidi bila kuchagua au kusanidi kwa mikono.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Je, naweza kutumia kifaa hiki kugundua moja kwa moja 120VAC au 230VAC kuu?

A: Ndiyo, lakini lazima utumie upinzani wa nje wa kuzuia sasa katika mfululizo. Hesabu thamani yake kulingana na voltage ya kilele ya kuu (k.m., 230VAC RMS ina kilele cha ~325V) na sasa inayotaka ya LED, na kuhakikisha sasa ya kilele inabaki chini kabisa ya Kipimo cha Juu Kabisa cha 50 mA.

Q: Kuna tofauti gani kati ya EL354N na EL354NA?

A: Tofauti iko katika kugawa katika safu za Uwiano wa Uhamisho wa Sasa (CTR). EL354N ina safu pana (20-300%), wakati EL354NA ina safu nyembamba zaidi na ya chini zaidi (50-150%). Tumia lahaja ya 'NA' kwa matumizi yanayohitaji faida thabiti zaidi kutoka kwa kitengo hadi kitengo.

Q: Pato ni phototransistor. Je, naweza kuitumia kuendesha moja kwa moja relay?

A: Hairushwi. Uwezo wa kushughulikia sasa wa phototransistor ni mdogo (kuhusiana na kipimo chake cha mtawanyiko wa nguvu). Imeundwa kama kifaa cha kiwango cha ishara. Ili kuendesha relay, tumia pato la photocoupler kuendesha transistor kubwa ya nguvu au lango la MOSFET.

Q: Ninawezaje kuhakikisha uitengaji unaotegemewa katika muundo wangu?

A: Dumisha umbali sahihi wa kuteleza na kufuta kwenye PCB kati ya mizunguko ya ingizo na pato kulingana na kiwango husika cha usalama (k.m., IEC 60950-1, IEC 62368-1). Kipimo cha 3750Vrms cha kipengele chenyewe lazima kiungwe mkono na nafasi ya kutosha kwenye bodi.

9. Kanuni ya Uendeshaji

Kifaa hufanya kazi kwa kanuni ya ubadilishaji wa optoelectronics na uitengaji. Wakati sasa inapita kupitia moja ya LEDs mbili za infrared za ingizo (kulingana na polarity), inatoa mwanga. Mwanga huu huvuka kizuizi cha uitengaji cha uwazi (kwa kawaida plastiki iliyotengenezwa) na kugonga eneo la msingi la phototransistor ya silikoni upande wa pato. Photons huzalisha jozi za elektroni-na-shimo kwenye msingi, na kufanya kazi kama sasa ya msingi, ambayo inawasha transistor, na kuruhusu sasa kubwa zaidi ya kolekta kupita. Ufunguo ni kwamba muunganisho pekee kati ya ingizo na pato ni wa mwanga, na kutoa uitengaji wa umeme. Usanidi wa LED uliounganishwa kinyume sambamba unamaanisha kuwa sasa inayotiririka ndani ya Pini 1 (Anodi) na nje ya Pini 2 (Kathodi) inawasha LED moja, wakati sasa katika mwelekeo kinyume inawasha LED nyingine, na kuhakikisha uendeshaji na AC au DC ya pande mbili.

10. Mienendo ya Sekta

Mwelekeo katika optocouplers na teknolojia ya uitengaji unaelekea kwenye ushirikiano wa juu, kasi zaidi, na matumizi ya chini ya nguvu. Ingawa couplers za jadi za phototransistor kama EL354N-G zinasalia kuwa muhimu kwa uitengaji wa gharama nafuu na kasi ya wastani katika udhibiti wa nguvu na viwanda, teknolojia mpya zinazuka. Hizi ni pamoja na viitengaji vya dijiti vinavyotegemea teknolojia ya CMOS na kuunganisha RF, ambavyo vinatoa viwango vya juu zaidi vya data, nguvu ya chini, na uaminifu wa juu. Hata hivyo, kwa kugundua kimsingi kwa mstari wa AC na ufuatiliaji wa voltage ambapo unyenyekevu, voltage ya juu ya uitengaji, na uthabiti uliothibitishwa ni muhimu, couplers za AC za phototransistor zinaendelea kuwa suluhisho la kufaa na linalotegemewa. Mwendo kuelekea kutokuwa na halogen na kufuata mazingira ulioboreshwa, kama inavyoonekana katika mfululizo wa '-G', ni majibu ya moja kwa moja kwa mienendo ya kimataifa ya udhibiti.