EL3H4-G Mfululizo wa Fotokopla - Kifurushi cha Pini 4 cha SSOP - Ingizo la AC - Uitengaji wa 3750Vrms - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Mfululizo wa EL3H4-G ni familia ya fotokopla za fototransista zenye ingizo la AC zilizobuniwa kwa matumizi yanayohitaji uitengaji wa umeme na usafirishaji wa ishara kutoka kwa vyanzo vya AC au DC visivyojulikana polarity. Kifaa hiki kimewekwa ndani ya kifurushi kidogo cha uso-mount cha Pini 4 cha SSOP, na kukifanya kifaa hiki kifae kwa muundo wa PCB wenye nafasi ndogo.

Sehemu kuu inajumuisha diodes mbili za mwanga wa infrared (LED) zilizounganishwa kwa sambamba kinyume. Usanidi huu huruhusu ingizo kupokea ishara za mkondo mbadala (AC), kwani diode moja hupitisha umeme wakati wa kila nusu-mzunguko wa wimbi la ingizo. Mwanga wa infrared unaotolewa huunganishwa kwa mwanga kwa fototransista ya silikoni, ambayo hutoa ishara ya pato iliyotengwa. Muundo mzima umefunikwa na kiwanja cha kijani, kisicho na halojeni.

1.1 Faida Kuu

• Uwezo wa Ingizo la AC:Usanidi wa LED ulio sambamba kinyume huruhusu kuunganishwa moja kwa moja na vyanzo vya ishara za AC bila ya kuhitaji mzunguko wa urekebishaji wa nje.
• Voltage ya Uitengaji ya Juu:Hutoa uitengaji wa usalama wa 3750 V_rmskati ya pande za ingizo na pato, muhimu kwa kulinda mizunguko nyeti kutokana na mabadiliko ya voltage ya juu.
• Muundo wa Umbo Dogo:Kifurushi cha SSOP kina eneo dogo la kukaa, bora kwa mkusanyiko wa kisasa wa elektroniki wenye msongamano mkubwa.
• Kufuata Kanuni za Mazingira:Kifaa hiki hakina halojeni na hufuata maagizo yanayohusiana na mazingira kama vile RoHS na REACH.
• Idhini za Usalama:Bidhaa hii ina idhini kutoka kwa mashirika makubwa ya kimataifa ya usalama ikiwemo UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO, na CQC.

1.2 Matumizi Lengwa

Fotokopla hii imebuniwa kwa matumizi katika matumizi mbalimbali ya viwanda na mawasiliano ambapo uitengaji wa kuaminika na kugundua ishara za AC zinahitajika.

• Ufuatiliaji wa Mstari wa AC:Kugundua uwepo au kutokuwepo kwa voltage kuu ya AC katika vifaa vya umeme, vifaa vya nyumbani, na vifaa vya viwanda.
• Vidhibiti vya Mantiki Vinavyoweza Kuprogramu (PLC):Kutoa njia za ingizo za dijiti zilizotengwa kwa kuhisi ishara za AC kutoka kwa sensorer na swichi.
• Kiolesura cha Mstari wa Simu:Kutenganisha mizunguko ya kugundua kengele au off-hook katika vifaa vya mawasiliano.
• Kuhisi DC ya Polarity Isiyojulikana:Kuunganishwa na ishara za DC ambapo polarity haijabainishwa au haijulikani mapema.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo Vya Juu Kabisa

Vipimo Vya Juu Kabisa hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Hivi havikusudiwi kwa hali za kawaida za uendeshaji.

• Mkondo wa Mbele wa Ingizo (I_F):±50 mA (endelevu). Ishara ya ± inaonyesha uwezo wa AC/ mwelekeo mbili.
• Mkondo wa Kilele wa Mbele (I_FM):1 A kwa muda mfupi wa msukumo wa 10 µs. Kipimo hiki ni muhimu kwa kustahimili mikondo ya mshtuko mfupi.
• Voltage ya Collector-Emitter (V_CEO):80 V. Hii ndio voltage ya juu kabisa inayoweza kutumiwa kwenye fototransista ya pato.
• Jumla ya Nguvu Iliyotumika (P_TOT):200 mW. Hii ndio nguvu ya juu kabisa ya pamoja ambayo kifaa kinaweza kutumia kutoka kwa pande zote mbili za ingizo na pato.
• Voltage ya Uitengaji (V_ISO):3750 V_rmskwa dakika 1. Kipimo hiki cha juu cha kustahimili voltage ni kigezo muhimu cha usalama.
• Joto la Uendeshaji (T_OPR):-55°C hadi +100°C. Safu mpana inahakikisha uendeshaji wa kuaminika katika mazingira magumu.
• Joto la Kuuza (T_SOL):260°C kwa sekunde 10, inafuata muundo wa kawaida wa kuuza bila risasi.

2.2 Tabia za Umeme-Mwanga

Vigezo hivi hufafanua utendaji wa umeme na mwanga wa kifaa chini ya hali maalum za majaribio (kwa kawaida kwa T_a= 25°C).

2.2.1 Tabia za Ingizo

• Voltage ya Mbele (V_F):Kwa kawaida 1.2V, na upeo wa 1.4V kwa mkondo wa mbele wa ±20 mA. Kupungua kwa voltage hii ya chini kunafaa kwa mizunguko ya nguvu ndogo.
• Uwezo wa Ingizo (C_in):Kwa kawaida 50 pF, upeo 250 pF. Kigezo hiki huathiri majibu ya masafa ya juu ya upande wa ingizo.

2.2.2 Tabia za Pato

• Mkondo wa Giza wa Collector-Emitter (I_CEO):Upeo wa 100 nA kwa V_CE=20V na I_F=0. Hii ndio mkondo wa uvujaji wa fototransista wakati hakuna mwanga.
• Voltage ya Kuvunjika ya Collector-Emitter (BV_CEO):Chini kabisa 80V. Hii inahakikisha pato linaweza kushughulikia viwango vya kawaida vya mantiki au voltage ya kati.
• Voltage ya Ujasiri ya Collector-Emitter (V_CE(sat)):Kwa kawaida 0.1V, upeo wa 0.2V kwa I_F=±20mA na I_C=1mA. Voltage ya chini ya ujasiri inafaa kwa hatua za pato zinazoendesha ingizo la mantiki.

2.2.3 Tabia za Uhamishaji

Vigezo hivi hufafanua ufanisi na ubora wa uhamishaji wa ishara kutoka ingizo hadi pato.

• Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR):Hii ndio uwiano wa mkondo wa pato wa collector (I_C) kwa mkondo wa mbele wa ingizo (I_F), ikionyeshwa kama asilimia. Ni kigezo muhimu cha faida. Mfululizo wa EL3H4-G unatolewa katika viwango tofauti vya CTR:
  • EL3H4:CTR chini kabisa 20% hadi juu kabisa 300% kwa I_F= ±1 mA, V_CE= 5V.
  • EL3H4A:CTR chini kabisa 50% hadi juu kabisa 150%.
  • EL3H4B:CTR chini kabisa 100% hadi juu kabisa 300%.
  Uchaguzi huu huruhusu wabunifu kuchagua faida inayofaa kwa matumizi yao, kusawazisha usikivu dhidi ya ujasiri unaowezekana.
• Ulinganifu wa CTR:Uwiano wa CTR iliyopimwa na I chanya_Fkwa CTR iliyopimwa na I hasi_F. Imebainishwa kati ya 0.5 na 2.0. Thamani karibu na 1.0 inaonyesha ulinganifu mzuri katika majibu ya AC ya LED mbili za ingizo.
• Upinzani wa Uitengaji (R_IO):Chini kabisa 5×10¹⁰Ω, kwa kawaida 10¹¹Ω kwa 500V DC. Upinzani huu wa juu sana ni muhimu kwa kudumisha uadilifu wa uitengaji.
• Uwezo wa Kuelea (C_IO):Kwa kawaida 0.6 pF, upeo 1.0 pF. Uwezo huu mdogo hupunguza kuunganishwa kwa uwezo kwenye kizuizi cha uitengaji, ambacho ni muhimu kwa kukataa kelele ya masafa ya juu ya hali ya kawaida.
• Muda wa Kubadilisha:Muda wa kupanda (t_r) na muda wa kushuka (t_f) zina thamani ya juu kabisa ya 18 µs chini ya hali maalum za majaribio (V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Muda huu hufafanua kasi ya kifaa na ufaafu wake kwa ishara za masafa tofauti.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kupima

Mfululizo wa EL3H4-G unatumia mfumo wa kupima unaotegemea hasa Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR).

• Daraja la Kawaida (Hakuna kiambishi):Hutoa safu mpana zaidi ya CTR (20-300%), inayofaa kwa matumizi ya jumla ambapo faida kamili sio muhimu sana.
• Daraja A (Kiambishi 'A'):Hutoa CTR ya kati iliyokazwa (50-150%), ikitoa utendaji unaotabirika zaidi.
• Daraja B (Kiambishi 'B'):Hutoa safu ya juu ya CTR iliyokazwa (100-300%), bora kwa matumizi yanayohitaji usikivu wa juu na faida, kama vile kugundua ishara dhaifu.

Uchaguzi huu huruhusu wazalishaji kuimarisha miundo yao kwa uthabiti au kuchagua sehemu kwa mahitaji maalum ya usikivu.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka hurejelea mikondo ya kawaida ya tabia za umeme-mwanga. Ingawa michoro maalum haijaelezewa kwa kina katika maandishi yaliyotolewa, kwa kawaida hujumuisha yafuatayo, ambayo ni muhimu kwa ubunifu:

• CTR dhidi ya Mkondo wa Mbele (I_F):Inaonyesha jinsi uwiano wa uhamishaji unavyobadilika na kiwango cha mkondo wa ingizo. CTR mara nyingi hupungua kwa I ya juu sana_Fkutokana na kupungua kwa ufanisi wa LED.
• CTR dhidi ya Joto:Inaonyesha utegemezi wa joto wa usikivu wa kifaa. CTR kwa ujumla hupungua kadiri joto linavyoongezeka.
• Voltage ya Mbele (V_F) dhidi ya Mkondo wa Mbele (I_F):Mkondo wa tabia ya IV ya diode.
• Mkondo wa Pato wa Collector (I_C) dhidi ya Voltage ya Collector-Emitter (V_CE):Tabia za pato za fototransista kwa viwango tofauti vya mwanga wa ingizo (I_F).
• Muda wa Kubadilisha dhidi ya Upinzani wa Mzigo (R_L):Inaonyesha jinsi muda wa kupanda na kushuka unavyoathiriwa na upinzani wa mzigo uliochaguliwa kwenye pato.

Wabunifu wanapaswa kushauriana na mikondo hii ili kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali zisizo za kawaida na kuimarisha vigezo kama vile mkondo wa ingizo na upinzani wa mzigo kwa kasi na mabadiliko ya pato yanayotakikana.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

5.1 Usanidi wa Pini

Kifurushi cha pini 4 cha SSOP kina usanidi wa pini ufuatao:

1. Pini 1:Anodi ya LED moja / Kathodi ya nyingine (kutokana na muunganisho wa sambamba kinyume).
2. Pini 2:Kathodi ya LED ya kwanza / Anodi ya pili.
3. Pini 3:Emitter ya fototransista.
4. Pini 4:Collector ya fototransista.

Usanidi huu unamaanisha ingizo la AC linatumika kati ya Pini 1 na 2, na pato linachukuliwa kutoka kwa Pini 3 na 4 (kwa kawaida na Pini 3 kama ya kawaida/ardhi).

5.2 Vipimo vya Kifurushi na Mpangilio wa PCB

Waraka hujumuisha michoro ya kina ya mitambo ya kifurushi cha SSOP. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, umbali wa risasi, na urefu wa kusimama. Mpangilio wa pad unaopendekezwa kwa kufunga kwenye uso pia hutolewa, na kumbuka kwamba ni kwa kumbukumbu na inapaswa kubadilishwa kulingana na michakato maalum ya utengenezaji wa PCB na mahitaji ya joto. Ubunifu sahihi wa pad ni muhimu kwa kuuza kwa kuaminika na nguvu ya mitambo.

6. Miongozo ya Kuuza na Kusanyiko

6.1 Muundo wa Kuuza kwa Reflow

Kifaa hiki kinaendana na michakato ya kuuza kwa reflow isiyo na risasi. Muundo wa joto wa juu wa mwili unaopendekezwa unategemea IPC/JEDEC J-STD-020D:

• 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):260°C upeo.
• Muda ndani ya 5°C ya Kilele:Sekunde 30 upeo.
• Mizunguko ya Juu ya Reflow: 3.

Kufuata muundo huu huzuia uharibifu wa joto kwa kifurushi cha plastiki na vifungo vya waya vya ndani.

6.2 Tahadhari

• Epuka kufichua kifaa kwa joto linalozidi vipimo vya juu kabisa wakati wa kushughulikia na kuuza.
• Hakikisha kizuizi cha uitengaji hakiharibiwe na uchafuzi (k.m., flux, uchafu) kati ya pande za ingizo na pato za kifurushi.
• Fuata tahadhari za kawaida za ESD (Utoaji wa Umeme wa Tuli) wakati wa kushughulikia, kwani LED za ndani na transistor ni nyeti kwa umeme tuli.

7. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

7.1 Kanuni ya Nambari ya Modeli

Nambari ya sehemu inafuata muundo:EL3H4(Y)(Z)-VG

• EL3H4:Nambari ya msingi ya sehemu.
• Y:Kiwango cha CTR (A, B, au tupu kwa kawaida).
• Z:Chaguo la Ukanda na Reel (TA, TB, EA, EB, au tupu kwa tube). Reel za TA/TB zina vitengo 5000; reel za EA/EB zina vitengo 1000. Tofauti kati ya chaguo za A na B kwa kawaida inahusiana na upana wa ukanda au mwelekeo wa kulisha.
• V:Kiambishi cha hiari kinachoonyesha sehemu ina idhini ya VDE.
• G:Inaashiria nyenzo zisizo na Halojeni.

Mfano: EL3H4A-TA-VG ni sehemu ya daraja 'A', inayotolewa kwenye reel ya TA ya vitengo 5000, na idhini ya VDE, na haina halojeni.

7.2 Vipimo vya Ufungaji

Kifaa kinaweza kutolewa kwenye mabomba (vitengo 150) au kwenye ukanda na reel. Vipimo vya kina vya ukanda (ukubwa wa mfuko, umbali, upana wa ukanda) hutolewa kwa uendeshaji na vifaa vya kuchukua-na-kuweka otomatiki.

7.3 Alama ya Kifaa

Juu la kifurushi limewekwa alama na msimbo:EL 3H4 RYWWV

• EL:Msimbo wa mzalishaji.
• 3H4:Nambari ya kifaa.
• R:Kiwango cha CTR (A, B, au tupu).
• Y:Msimbo wa mwaka wa tarakimu 1.
• WW:Msimbo wa wiki wa tarakimu 2.
• V:Alama ya idhini ya VDE (ikiwepo).

8. Mazingatio ya Ubunifu wa Matumizi

8.1 Ubunifu wa Mzunguko wa Ingizo

Kwa uendeshaji wa AC, upinzani wa kuzuia mkondo lazima uwekwe mfululizo na pini za ingizo (1 na 2). Thamani yake inapaswa kuhesabiwa kulingana na voltage ya kilele ya ingizo na mkondo wa mbele unaotakikana (I_F), kuhakikisha I_Fhaizidi kipimo cha endelevu cha 50 mA. Kwa mfano, kuendesha ingizo kutoka kwa mstari wa AC wa 120V_rms, upinzani lazima uzui mkondo wa kilele (≈170V / R). Fikiria kipimo cha nguvu na uwezo wa kustahimili voltage wa upinzani huu.

8.2 Ubunifu wa Mzunguko wa Pato

Fototransista ya pato inaweza kutumika katika usanidi wa emitter ya kawaida (upinzani wa mzigo kati ya V_CCna Collector, Emitter kwenye ardhi) au kama swichi. Thamani ya upinzani wa mzigo (R_L) huathiri:

Mabadiliko ya Voltage ya Pato:R ya juu zaidi_Lhutoa kupungua kwa voltage kubwa kwa I fulani_C.

Kasi ya Kubadilisha:R ya juu zaidi_Lhuongeza muda wa RC, na kupunguza kasi ya muda wa kupanda na kushuka (kama inavyoonyeshwa na t_r/t_fmaelezo na R_L=100Ω).

Upinzani wa kuvuta juu mara nyingi unahitajika ikiwa unadhibiti ingizo la mantiki. Hakikisha voltage ya pato katika hali ya 'wazi' (V_CE(sat)) ni ya chini ya kutosha kutambuliwa kama mantiki '0'.

8.3 Kuhakikisha Uitengaji wa Kuaminika

Ili kudumisha uitengaji maalum wa 3750V_rms, mpangilio wa PCB ni muhimu. Dumisha umbali wa kutosha wa kutambaa na ufafanuzi kwenye bodi kati ya njia za shaba na pad zinazohusiana na upande wa ingizo (Pini 1,2) na upande wa pato (Pini 3,4). Hii mara nyingi inamaanisha kutoa mfereji wa kimwili au kutenganishwa kwa upana kwenye PCB chini ya mwili wa kifaa. Epuka kuendesha njia za ingizo na pato sambamba karibu na kila mmoja.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Vipengele vikuu vya kutofautisha vya mfululizo wa EL3H4-G ikilinganishwa na fotokopla za kawaida za ingizo la DC ni:

• Ingizo la AC Lilijengwa Ndani:Hukomesha hitaji la virekebishaji vya nje vya daraja au fotokopla mbili kushughulikia ishara za AC, na kuokoa nafasi ya bodi na idadi ya vipengele.
• Ulinganifu wa CTR:Kigezo maalum kinachohakikisha majibu yaliyosawazishwa kwenye nusu-mizunguko yote miwili ya AC, ambayo sio wasiwasi kwa vifaa vya ingizo la DC.
• Ujenzi usio na Halojeni:Inakidhi mahitaji madhubuti ya mazingira ambayo huenda yasikidhiwi na aina zote za zamani za fotokopla.

Ikilinganishwa na fotokopla zingine za ingizo la AC, faida zake ziko katika mchanganyiko wa voltage ya juu ya uitengaji, kifurushi kidogo cha SSOP, na upatikanaji wa viwango vingi vya CTR.

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

Q1: Je, naweza kutumia hii kuhisi moja kwa moja umeme kuu wa 230V AC?

A: Ndiyo, lakini lazima utumie upinzani unaofaa wa nje wa kuzuia mkondo mfululizo na ingizo ili kuweka mkondo wa mbele ndani ya kikomo cha 50mA. Upinzani huo pia lazima uwe na kipimo cha voltage ya juu na matumizi ya nguvu.

Q2: Ni tofauti gani kati ya daraja la kawaida, A, na B?

A: Tofauti ni Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR) uliothibitishwa wa chini kabisa na juu kabisa. Daraja B lina usikivu wa chini kabisa wa juu zaidi (100%), na kukifanya kifae kwa kugundua ishara dhaifu. Daraja A linatoa safu ya wastani, inayotabirika. Daraja la kawaida lina safu mpana zaidi, na kutoa matumizi ya jumla ya gharama nafuu.

Q3: Kifaa hiki kina kasi gani? Je, kinaweza kutumika kwa mawasiliano?

A: Kwa muda wa kawaida wa kupanda/kushuka hadi 18 µs, upana wa masafa ni mdogo hadi takriban makumi ya kHz. Inafaa kwa kugundua masafa ya nguvu ya AC (50/60 Hz), ishara za dijiti za polepole, au kugundua hali katika PLC, lakini haijabuniwa kwa mawasiliano ya data ya kasi ya juu kama vile vijitengaji vya dijiti.

Q4: Kwa nini upinzani wa uitengaji ni wa juu sana (10^11 Ω)?

A: Upinzani huu wa juu sana hupunguza mkondo wa uvujaji kwenye kizuizi cha uitengaji. Hii ni muhimu kwa usalama, kuzuia mikondo hatari kutoka kwa kati ya mizunguko iliyotengwa, na kwa uadilifu wa ishara katika matumizi ya usahihi wa kipimo.

11. Mfano wa Ubunifu wa Vitendo

Hali: Kigunduzi cha Uwepo wa Mstari wa AC wa 120V Uliotengwa.

Lengo:Toa ishara ya mantiki ya chini ya 3.3V kwa microcontroller wakati 120V AC iko.

Hatua za Ubunifu:

1. Hesabu ya Upinzani wa Ingizo:Kwa 120V_rms, voltage ya kilele ni ~170V. Ili kuzuia I_Fkwa 10mA salama (chini sana ya 50mA), R_kikomo= 170V / 0.01A = 17kΩ. Tumia upinzani wa kawaida wa 18kΩ, 1/2W au kipimo cha juu zaidi.

2. Mzunguko wa Pato:Unganisha Collector ya fototransista (Pini 4) kwa usambazaji wa 3.3V wa microcontroller kupitia upinzani wa kuvuta juu (k.m., 10kΩ). Unganisha Emitter (Pini 3) kwenye ardhi. Node ya Collector inaunganishwa na pini ya ingizo ya dijiti kwenye microcontroller.

3. Uendeshaji:Wakati AC iko, pato la fotokopla linawasha wakati wa kila nusu-mzunguko, na kuvuta voltage ya Collector chini karibu na V_CE(sat)(~0.2V), ambayo inasomeka kama mantiki '0'. Wakati AC haipo, fototransista imezimwa, na upinzani wa kuvuta juu huleta voltage ya Collector hadi 3.3V (mantiki '1'). Programu inaweza kuhitaji kuzima ishara hii kutokana na kuvuka sifuri kwa 50/60 Hz.

12. Kanuni ya Uendeshaji

EL3H4-G inafanya kazi kwa kanuni ya kuunganisha optoelekroniki. Ishara ya umeme inayotumiwa kwenye upande wa ingizo husababisha LED za infrared kutolea mwanga sawia na mkondo. Mwanga huu hupita kwenye kizuizi cha uitengaji cha uwazi ndani ya kifurushi. Kwenye upande

. Technology Trends

Photocouplers like the EL3H4-G represent a mature and reliable isolation technology. Current trends in the field of signal isolation include:

Integration:Combining multiple isolation channels or integrating additional functions (like drivers or protection) into a single package.

Higher Speed:Development of photocouplers with faster switching times for digital communication applications, though they are generally slower than technologies based on capacitive or magnetic coupling.

Enhanced Safety Standards:Continuous evolution of international safety standards (UL, VDE, IEC) driving requirements for higher working voltages, reinforced isolation, and improved reliability metrics.

Material Science:Development of new encapsulation compounds with better thermal stability, moisture resistance, and optical clarity to improve performance and longevity.