EL4XXA-G Series 4-Pin DIP Form A SSR Datasheet - 60-600V Output - 550-50mA Load Current - Halogen-Free - English Technical Document

1. Mchanganuo wa Bidhaa

Mfululizo wa EL4XXA-G ni viunganishi thabiti vya umeme (SSR) vya ncha moja, vinavyofunguka kawaida (Fomu A) vilivyowekwa kwenye kifurushi cha 4-pin DIP. Vifaa hivi hutumia LED ya infrared ya AlGaAs iliyounganishwa kwa njia ya nuru na saketi ya kugundua pato la voltage ya juu inayojumuisha safu ya diode ya photovoltaic na MOSFETs. Usanifu huu hutoa ufanisi sawa na viunganishi vya umeme vya mitambo (EMR) vya Fomu A 1, na hutoa faida kama vile maisha marefu, uendeshaji bila kelele, na uthabiti dhidi ya mshtuko wa mitambo na mtikisiko. Mfululizo huu unapatikana katika chaguo la kusakinishwa kwenye uso (SMD) na unatii viwango vya halojeni-bure na RoHS.

1.1 Faida Kuu

• Utofautishaji wa Juu: Inatoa ukingo wa 5000 Vrms kati ya pembejeo na pato, ikiboresha usalama na kinga ya kelele katika saketi za udhibiti.
• Mkondo wa Kusukumia Mdogo: Ina mkondo mdogo wa kuwasha LED (kawaida 3-5mA), na kufanya iendane na matokeo ya microcontroller yenye nguvu ndogo.
• Anuwai ya Voltage Pana: Msururu hufunika voltages za pato zinazostahimili kutoka 60V (EL406A) hadi 600V (EL460A), zinazofaa kwa matumizi mbalimbali ya kubadili mzigo wa AC/DC.
• Uzingatiaji Imara: Ujenzi usio na halojeni na kufuata viwango vikuu vya usalama vya kimataifa ikiwa ni pamoja na UL 1577, UL 508, VDE, na CQC.
• Aina Pana ya Joto: Inafanya kazi kwa uaminifu kutoka -40°C hadi +85°C, inafaa kwa mazingira ya viwanda na magumu.

1.2 Matumizi Lengwa

Hizi SSR zimeundwa kwa matumizi yanayohitaji kubadili kwa uaminifu na kutengwa. Matumizi ya kawaida ni pamoja na:

• Vifaa vya Mawasiliano: Uelekezaji wa ishara na ubadilishaji wa kadi za mstari.
• Vyombo vya Uchunguzi na Upimaji: Ubadilishaji wa ishara za vifaa vya majaribio ya kiotomatiki (ATE).
• Factory Automation (FA) & Office Automation (OA): Udhibiti wa sensorer, solenoidi, na motor ndogo.
• Mifumo ya Udhibiti wa Viwanda: Moduli za pato za PLC, interfaces za udhibiti wa mchakato.
• Mifumo ya Usalama: Ubadilishaji wa paneli ya kengele na udhibiti wa ufikiaji.

2. Uchambuzi wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Jedwali lifuatalo linafupisha viwango muhimu ambavyo havipaswi kuzidi ili kuzuia uharibifu wa kudumu wa kifaa. Haya si hali ya uendeshaji.

• Ingizo (Upande wa LED): Upeo wa mkondo wa mbele (IF) ni 50mA DC, na upeo wa mkondo wa mbele (IFP) wa 1A chini ya hali ya mipigo (duty cycle ya 0.1%). Upeo wa voltage ya nyuma (VR) ni 5V.
• Pato (Upande wa Swichi): Voltage ya kuvunjika (VL) inafafanua voltage ya juu ambayo MOSFET za pato zinaweza kuzuia. Inatofautiana kulingana na modeli: EL406A (60V), EL425A (250V), EL440A (400V), EL460A (600V). Makadirio ya mkondo wa mzigo unaoendelea (IL) hupungua kadri makadirio ya voltage yanavyoongezeka, kutoka 550mA kwa EL406A hadi 50mA kwa EL460A, ikionyesha usawazo kati ya usimamizi wa voltage na upinzani wa kuwashwa.
• Isolation & Thermal: Voltage ya kujitenga (Viso) ni 5000 Vrms. Kifaa kinaweza kuhifadhiwa kutoka -40°C hadi +125°C na kufanya kazi kutoka -40°C hadi +85°C. Joto la kuuzia lina kiwango cha 260°C kwa sekunde 10.

2.2 Electro-Optical Characteristics

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

• Tabia za Ingizo: Voltage ya mbele (VF) kwa kawaida ni 1.18V kwa IF=10mA, na kiwango cha juu cha 1.5V. VF hii ya chini inachangia kwa mahitaji ya nguvu ya chini ya kuendesha.
• Tabia za Pato (Tofauti Muhimu): Upinzani wa kuwashwa (Rd(ON)) ni kigezo muhimu kinachoathiri upotezaji wa nguvu na kushuka kwa voltage kwenye swichi. Hubadilika kwa kiasi kikubwa katika mfululizo:
  • EL406A: Kwa kawaida 0.7Ω, Upeo 2.5Ω
  • EL425A: Kwa kawaida 6.5Ω, Upeo 15Ω
  • EL440A: Typ. 20Ω, Max. 30Ω
  • EL460A: Typ. 40Ω, Max. 70Ω
  Kuongezeka hiki kwa Rd(ON) kwa viwango vya juu vya voltage ni sifa ya msingi ya muundo wa MOSFET, inayoathiri uzalishaji wa joto kwenye mkondo maalum wa mzigo.
• Kasi ya Kubadilisha: Wakati wa kuwasha (Ton) ni polepole kiasi (kwa kawaida hadi 1.4ms, kiwango cha juu 3ms) kutokana na utaratibu wa kuchaji lango la fotovoltage. Wakati wa kuzima (Toff) ni wa haraka sana (kwa kawaida hadi 0.05ms, kiwango cha juu 0.5ms). Utofauti huu ni muhimu kwa matumizi yanayohitaji usahihi wa wakati.
• Tabia za Uhamishaji: Umeme wa kuwasha LED (IF(on)) ndio umeme wa chini unaohitajika ili kuwasha MOSFET ya pato kikamilifu, kwa kawaida 3-5mA. Umeme wa kuzima (IF(off)) ndio umeme wa juu ambao pato linahakikishiwa kuzimwa, kwa kawaida 0.4mA. Hii inafafanua viwango vya mantiki ya udhibiti wa ingizo.

3. Performance Curve Analysis

Ingawa data maalum ya michoro haijatolewa katika maandishi, karatasi ya data inarejelea mikunjo ya kawaida ya sifa za umeme-optiki. Kulingana na vigezo, uhusiano muhimu unaweza kudhaniwa:

• Upinzani wa Kuwashwa dhidi ya Joto: Rd(ON) ya MOSFETs ina mgawo chanya wa joto. Itaongezeka kadiri joto la kiungo linavyopanda, na kusababisha hasara za juu za uendeshaji katika hali ya joto kali. Ubora wa muundo wa joto ni muhimu, hasa kwa aina zilizo na viwango vya juu vya sasa (EL406A).
• Voltage ya Mbele ya LED dhidi ya Sasa: The VF vs. IF curve is standard for an AlGaAs LED. Driving the LED with a constant current (e.g., 10mA) is recommended for stable operation across temperature variations.
• Output Leakage Current vs. Voltage: The off-state leakage current (Ileak) is specified at a maximum of 1μA at the full rated voltage. This parameter is crucial for applications requiring very high off-state impedance.

4. Mechanical & Package Information

4.1 Vipimo na Aina za Kifurushi

The series offers three primary lead form options to accommodate different PCB assembly processes:

1. Aina ya Kawaida ya DIP: Kifurushi chenye mashimo ya kupenya chenye nafasi ya safu ya inchi 0.1 (2.54mm) kwa uuzi wa kawaida wa wimbi au mkono.
2. Aina ya Chaguo M: Kifurushi chenye mashimo chenye mkunjo mpana wa waya, ukitoa nafasi ya safu ya inchi 0.4 (10.16mm) kwa matumizi yanayohitaji umbali mkubwa wa kupenya au mahitaji maalum ya mpangilio wa PCB.
3. Aina ya Chaguo S1: Umbo la waya la kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD) chenye umbo la chini. Chaguo hili ni muhimu kwa usanikishaji wa otomatiki wa kuchukua-na-kuweka na miundo ya PCB yenye msongamano mkubwa.

4.2 Polarity Identification and Marking

Usanidi wa pini umebainishwa wazi:

• Pini 1: LED Anode (+)
• Pini 2: Kathodi ya LED (-)
• Pins 3 & 4: MOSFET Drain terminals (output switch). These are typically connected together on the PCB to handle the load current.

Kifaa kimewekewa alama juu kwa msimbo: EL [Part Number] G YWWV.
Mfano: "EL 460A G YWWV" inaonyesha EL460A, isiyo na halojeni (G), na mwaka (Y) na wiki (WW) ya utengenezaji, na chaguo la VDE (V).

4.3 Recommended SMD Pad Layout

Kwa chaguo la S1 (kupachikwa kwenye uso), usanidi maalum wa pad unapendekezwa ili kuhakikisha kuuzi wa kuaminika na nguvu ya mitambo. Vipimo vinahakikisha umbo sahihi la fillet ya solder na upunguzaji wa joto wakati wa reflow.

5. Soldering & Assembly Guidelines

• Reflow Soldering (S1 Option): Kifaa hiki kimepimwa kwa joto la kilele cha kuuza la 260°C kwa sekunde 10. Wasifu wa kawaida wa reflow isiyo na risasi (IPC/JEDEC J-STD-020) unatumika. Hakikisha wasifu hauzidi joto la juu zaidi au muda kwenye joto la kilele.
• Wave Soldering (DIP & M Options): Mchakato wa kawaida wa kuuza mawimbi unaweza kutumika. Inashauriwa kupasha joto ili kupunguza mshtuko wa joto.
• Kuuza kwa Mkono: Tumia chuma chenye udhibiti wa joto. Punguza muda wa mguso ili kuzuia uhamisho wa joto kupita kiasi kwenye kifurushi.
• Kusafisha: Inapatikana na michakato ya kawaida ya kusafisha flux. Thibitisha utangamano ukitumia vimumunyisho vyenye nguvu.
• Uhifadhi: Hifadhi katika mazingira yaliyokauka, yasiyo na umeme ndani ya safu maalum ya joto (-40°C hadi +125°C). Kwa uhifadhi wa muda mrefu, fuata miongozo ya kiwango cha unyevunyevu (MSL), kwa kawaida tumia ufungashaji wa pakiti kavu kwa sehemu za SMD.

6. Packaging & Ordering Information

6.1 Mfumo wa Nambari za Model

Nambari ya sehemu inafuata muundo: EL4XXA(Y)(Z)-VG

• XX: Nambari ya sehemu (06, 25, 40, 60) inayofafanua kiwango cha voltage/current ya pato.
• Y: Lead form option (S1 for surface mount, or blank for standard DIP).
• Z: Chaguo la Tape na Reel (TA, TB, TU, TD, au tupu kwa tube).
• V: Inaonyesha chaguo la idhini ya usalama VDE.
• G: Inaonyesha Ujenzi Usio na Halojeni.

6.2 Packing Specifications

• Ufungaji wa Tube: Aina za kawaida za DIP na chaguo la M hutolewa kwenye mabomba ya vitengo 100.
• Tape & Reel (S1 Option): Inapatikana katika aina tofauti za reeli:
  • TA, TB: 1000 units per reel.
  • TU, TD: 1500 units per reel.
  Detailed tape dimensions (pocket size A0, B, pitch P0, P1, etc.) are provided for compatibility with automated assembly equipment feeders.

7. Application Design Considerations

7.1 Input Circuit Design

Endesha LED ya pembejeo kwa chanzo cha mkondo wa mara kwa mara au chanzo cha voltage na resistor ya kuzuia mkondo mfululizo. Hesabu thamani ya resistor kwa kutumia: R = (Vcc - VF) / IF, ambapo VF kwa kawaida ni 1.18V-1.5V na IF huchaguliwa kati ya 5mA na 20mA kwa kasi na uaminifu bora. Hakikisha mzunguko wa kuendesha unaweza kutoa angalau IF(on) ya chini (5mA max) ili kuhakikisha kuwasha kamili kwa pato. Diodi ya ulinzi ya nyuma kwenye LED sio muhimu sana kwa sababu ya ukadiriaji wa voltage ya nyuma ya 5V iliyojengwa ndani, lakini inaweza kuongezwa kwa uthabiti katika mazingira yenye kelele.

7.2 Output Circuit Design

Uchaguzi wa Voltage: Chagua modeli (EL406A, 425A, 440A, 460A) kulingana na voltage ya kilele (DC au AC) ya mzigo wako, ikijumuisha mishtuko yoyote ya ghafla au mawimbi. Kupunguzwa kwa usalama kwa asilimia 20-30 kunapendekezwa.
Upeo wa Sasa na Upotevu wa Nguvu: Kizuizi kikuu cha muundo ni upotevu wa nguvu na joto. Nguvu inayopotewa kwenye SSR (Pdiss) inahesabiwa kama: Pdiss = (IL^2 * Rd(ON)) + (IF * VF). Neno la kwanza ndilo linalotawala. Kwa mfano, kuendesha EL406A kwa mzigo wake wa juu wa 550mA na Rd(ON) ya kawaida ya 0.7Ω hutoa joto la takriban 212mW. Hakikisha jumla ya upotevu wa nguvu (Pout max 500mW) haizidi na kwamba PCB inatoa utulivu wa kutosha wa joto, hasa kwa aina za juu za sasa.
Mizigo ya Inductive/ Capacitive: Wakati unabadilisha mizigo ya inductive (relays, solenoids, motors), tumia saketi ya snubber (mtandao wa RC) au diode ya flyback kwenye mzigo ili kukandamiza mishtuko ya voltage ambayo inaweza kuzidi kiwango cha VL cha kifaa. Kwa mizigo ya capacitive, fikiria kuzuia mkondo wa kuingia (inrush current).

7.3 Thermal Management

SSR haina heatsink ya ndani. Joto huondolewa kupitia waya zake. Tumia eneo la shaba la kutosha kwenye pedi za PCB, hasa kwa pini 3 na 4 (pato), ili kutumika kama heatsink. Kwa halijoto ya juu ya mazingira au uendeshaji endelevu wa mkondo mkubwa, fuatilia halijoto ya kifaa ili kuhakikisha inabaki ndani ya safu ya uendeshaji. Upinzani wa kuwasha (on-resistance) utaongezeka kwa halijoto, na kuunda athari ya kujizuia lakini pia kupunguza utendaji.

8. Technical Comparison & Selection Guide

Mfululizo wa EL4XXA-G unatoa matrix wazi ya usawa:

• EL406A (60V, 550mA): Chaguo bora kwa kubadili DC ya voltage ya chini na ya sasa ya juu (mfano, mifumo ya 12V/24V, vifaa vinavyotumia betri) ambapo kushuka kwa voltage ya chini na upotezaji wa nguvu ni muhimu. Ina Rd(ON) ya chini kabisa.
• EL425A (250V, 150mA) & EL440A (400V, 120mA): Inafaa kwa matumizi ya kawaida ya mstari wa voltage ya AC (120VAC, 240VAC) kubadili mizigo midogo kama viashiria, solenoidi ndogo, au kama vifaa vya majaribio kwa kontaktakta kubwa. EL440A hutoa ukingo wa ziada kwa mifumo ya 240VAC.
• EL460A (600V, 50mA): Imebuniwa kwa matumizi ya viwanda vya voltage ya juu au hali zenye mabadiliko makubwa ya voltage. Inafaa kubadili ishara au mizigo ya nguvu ndogo sana katika mazingira ya voltage ya juu.

Ikilinganishwa na Reli za Kielektromakanika (EMRs): Virelayi hivi vya hali ngumu havina sehemu zinazosonga, kwa hivyo hakuna mabumbuzo ya mawasiliano, umeme wa cheche, au mifumo ya kuchakaa inayohusiana na hesabu ya mizunguko. Yanafanya kazi kimya na hayanaathiriwa na mtikisiko. Hata hivyo, zina upinzani wa ndani unaosababisha joto na kupungua kwa voltage, na kwa kawaida zina viwango vya chini vya sasa na gharama kubwa kwa kila ampere ikilinganishwa na EMRs zinazofanana.

Ikilinganisha na Virelayi vingine vya Hali Ngumu: Mpango wa kuunganisha MOSFET wa fotovoltik hutoa utengano wa juu sana na kubadili safi bila hitaji la usambazaji wa upendeleo wa nje upande wa pato (tofauti na viunganishi vya fototransista au fototriac). Kasi ya kuwasha ni polepole zaidi kuliko baadhi ya opto-MOSFETs nyingine lakini inatosha kwa matumizi mengi ya udhibiti.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (FAQ)

Q1: Je, naweza kutumia SSR hii kubadili mizigo ya AC moja kwa moja?
A1: Ndiyo, lakini kwa tahadhari muhimu. Pato ni jozi ya MOSFETs. MOSFETs nyingi zina diodi ya asili ya mwili. Katika usanidi wa kawaida, SSR hii inaweza kuzuia voltage ya ukingo wowote wakati imezimwa, lakini inaweza tu kupitisha mkondo kwa mwelekeo mmoja wakati imewashwa (kama diodi). Ili kubadili mizigo ya AC kwa kweli, vifaa viwili vingehitaji kusanidiwa kwa mfululizo wa kinyume (back-to-back). Baadhi ya SSRs zina usanidi huu ndani, lakini datasheet ya EL4XXA-G inaonyesha mchoro mmoja wa MOSFET, ikionyesha ni kwa DC au ubadilishaji wa mwelekeo mmoja. Thibitisha uwezo wa modeli maalum kwa matumizi yako ya AC.

Q2: Kwa nini wakati wa kuwasha ni polepole zaidi kuliko wakati wa kuzima?
A2: Wakati wa kuwasha unawekewa kikomo na kasi ambayo safu ya diode ya photovoltaic inaweza kuzalisha mkondo wa kutosha ili kuchaji uwezo wa gate wa MOSFET ya pato hadi kwenye voltage yake ya kizingiti. Huu ni mchakato wa polepole, wenye kikomo cha mkondo. Kuzima ni haraka kwa sababu inahitaji tu kutokomeza gate kupitia mzunguko wa ndani, ambayo inaweza kufanyika haraka.

Q3: Ninawezaje kufasiri kiwango cha "Pulse Load Current"?
A3: Mzigo wa mkondo wa msukumo (ILPeak) ni mkondo wa juu unaoweza kushughulikiwa kwa muda mfupi sana (100ms, msukumo mmoja). Hii ni muhimu kwa kushughulikia mikondo ya kuingia kutoka kwa taa au motors. Usitumie kiwango hiki kwa operesheni endelevu au ya kurudia ya msukumo. Kwa misukumo inayorudiwa, utoaji wa wastani wa nguvu lazima ubaki ndani ya kikomo cha Pout.

Q4: Je, heatsink ya nje inahitajika?
A4: Kwa kawaida haihitajiki kwa kifurushi cha DIP chini ya hali zake zilizokadiriwa. Heatsink kuu ni shaba ya PCB. Kwa operesheni endelevu kwenye mkondo wa juu wa mzigo, hasa kwa EL406A, hakikisha PCB ina eneo la kutosha la shaba (mfano, sentimita za mraba kadhaa) zilizounganishwa na pini za pato ili kutawanya joto. Katika nafasi zilizofungwa au halijoto ya juu ya mazingira, uchambuzi wa joto unapendekezwa.

10. Mfano wa Utafiti wa Kesi ya Ubunifu

Hali: Kusanifua moduli ya I/O ya dijiti kwa PLC inayohitaji kubadili mizigo ya kufanya sumaku (valvu ndogo za solenoid) ya 24VDC yenye mkondo thabiti wa 200mA. Mazingira yana kelele za viwanda.

Uchaguzi wa Vipengele: EL406A imechaguliwa kwa sababu ya kiwango chake cha 60V (kinachozidi 24VDC) na upinzani mdogo wa kuwashwa. Katika 200mA, kushuka kwa kawaida kwa voltage ni 200mA * 0.7Ω = 0.14V tu, na utupaji wa nguvu ni (0.2^2)*0.7 = 0.028W, ambao hauna maana.

Saketi ya Ingizo: Pato la dijiti la PLC ni 24VDC. Upinzani wa mfululizo unahesabiwa: R = (24V - 1.3V) / 0.01A = 2270Ω. Upinzani wa kawaida wa 2.2kΩ umechaguliwa, ukitoa IF ≈ 10.3mA, salama juu ya IF(on) ya juu ya 5mA.

Mzunguko wa Pato: Diodi ya flyback (1N4007) imewekwa moja kwa moja kwenye coil ya solenoidi ili kuzuia voltage ya kurudisha ya inductive na kulinda pato la EL406A. Cathode ya diodi inaunganishwa kwenye usambazaji chanya, anode kwenye kiunganishi cha pato/mzigo wa SSR.

Mpangilio wa PCB: Pini 3 na 4 zimeunganishwa na eneo kubwa la shaba kwenye bodi ya mzunguko ili kusaidia kupunguza joto, ingawa joto linalozalishwa ni dogo katika hali hii. Nyayo za pembejeo na pato zimewekwa tofauti ili kudumisha utengano mzuri.

Ubunifu huu unatoa suluhisho thabiti, la maisha marefu, na lisilo na kelele la kubadili ikilinganishwa na riley ndogo ya umeme-mitambo.

11. Kanuni ya Uendeshaji

The EL4XXA-G operates on the principle of optical isolation and photovoltaic driving. When a forward current is applied to the input AlGaAs infrared LED, it emits light. This light is detected by a photovoltaic diode array on the output side. This array generates a small voltage (photovoltaic effect) when illuminated. This generated voltage is applied directly to the gate of one or more power MOSFETs, turning them on and creating a low-resistance path between the output pins (3 & 4). When the LED current is removed, the light stops, the photovoltaic voltage collapses, and the MOSFET gate discharges, turning the output off. This mechanism provides complete galvanic isolation between the low-voltage control circuit and the high-voltage load circuit, as only light crosses the isolation barrier.

12. Mienendo ya Teknolojia

Rile za hali imara zinaendelea kubadilika katika mwelekeo muhimu kadhaa yanayohusiana na teknolojia ya EL4XXA-G:

• Upinzani Mdogo Wakati wa Kuwasha (Rd(ON)): Maendeleo katika teknolojia ya MOSFET na ufungaji yanapunguza kwa utulivu Rd(ON) kwa kiwango fulani cha voltage na ukubwa wa kifurushi, na kuwezesha kubadilisha mkondo mkubwa katika eneo dogo na na hasara ndogo.
• Ujumuishaji wa Juu Zaidi: Mienendo inajumuisha kuunganisha viendeshi upande wa pembejeo (vyanzo vya mkondo wa mara kwa mara, vihalijishi vya kiwango cha mantiki) na vipengele vya ulinzi upande wa pato (vibanzi vya voltage kupita kiasi, uzima wa joto kupita kiasi) ndani ya kifurushi cha SSR, na kurahisisha saketi za nje.
• Uboreshaji wa Utendaji wa Mafuta: Miundo mipya ya vifurushi yenye pedi za mafuta zilizo wazi (k.m., vifurushi vya DIP vilivyo na pedi ya chini) huruhusu uhamisho bora zaidi wa joto kwenye PCB, na kuongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha mkondo endelevu kwa silikoni ile ile.
• Masafa Pana za Voltage: Vifaa vinavyoweza kuzuia voltage za juu zaidi (1kV+) vinazidi kuwa kawaida katika vifurushi vidogo, vinavyoendeshwa na matumizi katika nishati mbadala na magari ya umeme.
• Mwelekeo kwenye Usalama na Uzingatiaji: Kama ilivyo kwa EL4XXA-G, kuna msisitizo unaozidi kuongezeka wa kukidhi viwango vya kisasa vya kimataifa vya usalama (UL, VDE, CQC), kanuni za kimazingira (zisizo na halojeni, RoHS), na sifa za kiwango cha magari kwa ajili ya uaminifu.

Msururu wa EL4XXA-G unawakilisha utekelezaji uliokomaa na unaotegemewa wa teknolojia ya SSR ya MOSFET ya fotovoltik, unaofaa kwa anuwai pana ya matumizi ya udhibiti ya viwanda na ya kibiashara yanayohitaji kubadilisha nguvu za chini hadi za kati kwa usalama, pekee, na kwa uaminifu.