EL3120 Mfululizo wa Kisukuma cha Daraja la Kisukuma cha Daraja la Kisukuma - Kifurushi cha 8-Pin DIP - Utoaji wa Sasa 2.5A - Voltage ya Kutengwa 5000Vrms - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Mfululizo wa EL3120 ni kisukuma cha daraja la kisukuma cha daraja la kasi ya juu na utendaji wa juu, kilichoundwa kwa kusukuma IGBT na MOSFET za nguvu katika matumizi ya elektroniki ya nguvu. Kinaunganisha diode inayotoa mwanga wa infrared (LED) na kigunduzi cha mwanga cha kasi ya juu na faida ya juu katika kifurushi cha kompakt cha 8-pin Dual In-line Package (DIP). Kazi kuu ya kifaa ni kutoa kutengwa kwa umeme na usafirishaji wa ishara kati ya saketi ya udhibiti ya voltage ya chini na swichi ya nguvu ya voltage ya juu, kuwezesha uendeshaji salama na thabiti wa mifumo ya ubadilishaji wa nguvu.

Faida kuu ya sehemu hii iko katika mchanganyiko wake wa uwezo wa juu wa kusukuma pato na kutengwa thabiti. Kwa upeo wa sasa wa pato wa 2.5A, inaweza kusukuma moja kwa moja daraja la IGBT na MOSFET nyingi za nguvu ya kati bila kuhitaji hatua ya ziada ya buffer. Nguzo yake ya ndani inatoa usugu bora wa msuguano wa muda wa kawaida (CMTI) ya ±25 kV/µs, kuhakikisha uendeshaji thabiti katika mazingira ya kelele ya nguvu. Kifaa kimeundwa kwa utendaji uliohakikishwa katika anuwai pana ya halijoto ya uendeshaji kutoka -40°C hadi +110°C, na kufanya iweze kutumika kwa matumizi ya viwanda na magari.

Soko lengwa linajumuisha wabunifu wa mifumo ya elektroniki ya nguvu kama vile kusukuma motor, vifaa vya usambazaji wa umeme visivyokatika (UPS), vigeuzi vya jua, na vifaa vya otomatiki ya viwanda. Idhini zake kutoka kwa taasisi kuu za viwango vya usalama wa kimataifa (UL, cUL, VDE, n.k.) hurahisisha matumizi yake katika bidhaa za mwisho zinazohitaji kufuata na uthibitisho.

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. Kwa upande wa pembejeo (LED), upeo wa sasa wa mbele endelevu (I_F) ni 25 mA, na uwezo wa sasa wa mbele wa mfululizo (I_FP) wa 1 A kwa mfululizo mfupi sana (≤1µs, 300 pps). Upeo wa voltage ya nyuma (V_R) ni 5V. Kwa upande wa pato, upeo wa sasa wa pato kwa hali zote za juu (I_OPH) na chini (I_OPL) ni 2.5A. Voltage ya pato (V_O) haipaswi kuzidi 30V ikilinganishwa na V_EE. Anuwai ya voltage ya usambazaji (V_CC- V_EE) imebainishwa kutoka 15V hadi 30V. Kifaa kinaweza kustahimili voltage ya kutengwa (V_ISO) ya 5000 V_rmskwa dakika moja kati ya pande za pembejeo na pato. Jumla ya nguvu inayotumika (P_T) imepunguzwa hadi 300 mW.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Sehemu hii inaelezea kwa kina utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji katika anuwai maalum ya halijoto (T_A= -40°C hadi 110°C).

Tabia za Pembejeo:Voltage ya mbele (V_F) ya LED ya pembejeo ina thamani ya juu ya 1.8V kwa sasa ya mbele (I_F) ya 10mA. Sasa ya uvujaji ya nyuma hupimwa kwa voltage ya nyuma ya 5V.

Tabia za Pato:Sasa za usambazaji za utulivu za IC ya pato zimebainishwa. Sasa ya usambazaji ya kiwango cha juu (I_CCH) kwa kawaida ni 1.4 mA (upeo 3.2 mA) wakati LED ya pembejeo iko wazi (I_F=10mA). Sasa ya usambazaji ya kiwango cha chini (I_CCL) kwa kawaida ni 1.5 mA (upeo 3.2 mA) wakati LED ya pembejeo imezimwa.

Tabia za Uhamishaji:Hizi ni vigezo muhimu zaidi kwa matumizi ya kusukuma daraja. Sasa ya pato ya kiwango cha juu (I_OH) ni sasa ambayo kifaa kinaweza kutoa wakati inavuta voltage ya daraja kuwa ya juu. Imebainishwa kama -2.5A (kiwango cha chini) wakati voltage ya pato (V_O) ni 3V chini ya V_CC(V_CC-3V). Sasa ya pato ya kiwango cha chini (I_OL) ni sasa ambayo inaweza kutoa wakati inavuta daraja kuwa la chini, imebainishwa kama 2.5A (kiwango cha chini) wakati V_Oni 3V juu ya V_EE(V_EE+3V). Mabadiliko ya voltage ya pato yanayolingana (V_OHna V_OL) pia yamefafanuliwa, yakionyesha uwezo wa kifaa wa kufikia mabadiliko kamili ya pato. Sasa ya kizingiti ya pembejeo (I_FLH) ni upeo wa sasa ya LED inayohitajika kuhakikisha pato hubadilika kuwa hali ya juu, imebainishwa kama 5 mA upeo. Vizingiti vya Kufunga Chini ya Voltage (UVLO) huhakikisha pato linabaki katika hali salama ikiwa voltage ya usambazaji ni ya chini sana, na vizingiti vya kawaida karibu 11-12.5V.

2.3 Tabia za Kubadili

Utendaji wa nguvu ni muhimu kwa matumizi ya kubadili ya mzunguko wa juu. Muda wa ucheleweshaji wa uenezi (t_PLHna t_PHL) kutoka pembejeo hadi pato una upeo wa 300 ns, na thamani za kawaida karibu 150 ns. Uharibifu wa upana wa mfululizo (|t_PHL– t_PLH|) ni upeo wa 100 ns, ikionyesha ulinganifu mzuri kati ya ucheleweshaji wa kuwasha na kuzima. Muda wa kupanda (t_R) na kushuka (t_F) wa pato kwa kawaida ni 80 ns. Usugu wa Msuguano wa Muda wa Kawaida (CMTI) ni kigezo muhimu kwa vifaa vya kutengwa, ikibainisha kiwango cha juu cha mabadiliko ya voltage kwenye kizuizi cha kutengwa ambacho kifaa kinaweza kustahimili bila kubadili pato vibaya. EL3120 inahakikisha CMTI ya 25 kV/µs kwa hali zote za juu na chini za mantiki.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Hati ya data hutoa mikondo kadhaa ya tabia ya kawaida ambayo hutoa ufahamu wa kina zaidi juu ya tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

Voltage ya Mbele dhidi ya Halijoto (Mchoro 1):Mkondo huu unaonyesha voltage ya mbele (V_F) ya LED ya pembejeo hupungua kadri halijoto ya mazingira inavyoongezeka, ambayo ni tabia ya kawaida ya diode za semiconductor. Wabunifu lazima wazingatie hili wakati wa kubuni saketi ya kusukuma LED ili kuhakikisha sasa ya kutosha katika anuwai ya halijoto.

Voltage ya Pato dhidi ya Sasa ya Pato (Mchoro 2 & Mchoro 4):Grafu hizi zinaonyesha mabadiliko ya voltage ya pato dhidi ya sasa ya pato kwa uendeshaji wa upande wa juu (kutolea) na upande wa chini (kutoa). Zinaonyesha kuwa mabadiliko ya voltage huongezeka kwa sasa ya juu ya pato na halijoto ya chini. Taarifa hii ni muhimu sana kwa kuhesabu matumizi ya nguvu katika kisukuma na kuhakikisha daraja linapokea mabadiliko kamili ya voltage yaliyokusudiwa.

Sasa ya Usambazaji dhidi ya Halijoto (Mchoro 6):Mkondo huu unaonyesha kuwa sasa ya usambazaji ya utulivu (I_CCHna I_CCL) huongezeka kwa wastani na halijoto, ambayo ni muhimu kwa mahesabu ya bajeti ya nguvu ya mfumo.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Usanidi wa Pini na Kazi

Kifaa kimewekwa katika kifurushi cha kawaida cha 8-pin DIP. Usanidi wa pini ni kama ifuatavyo:

• Pini 1: Hakuna Muunganisho (NC)
• Pini 2: Anodi (A) ya LED ya pembejeo
• Pini 3: Kathodi (K) ya LED ya pembejeo
• Pini 4: Hakuna Muunganisho (NC)
• Pini 5: V_EE(Usambazaji hasi/ardhi kwa hatua ya pato)
• Pini 6: V_OUT(Pato la kusukuma daraja)
• Pini 7: V_OUT(Pato la kusukuma daraja, limeunganishwa ndani kwa Pini 6)
• Pini 8: V_CC(Usambazaji chanya kwa hatua ya pato)

Mchoro wa kimuundo unaonyesha muunganisho wa ndani: kigunduzi cha mwanga husukuma hatua ya pato ya kusukuma-kuvuta iliyounganishwa kati ya V_CCna V_EE. Hati ya data inasema wazi kuwa capacitor ya kuzunguka ya 0.1 µF lazima iunganishwe kati ya pini 8 (V_CC) na 5 (V_EE) ili kuhakikisha uendeshaji thabiti na kupunguza kelele ya usambazaji.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Vipimo Vya Juu Kabisa vinabainisha halijoto ya kuuza (T_SOL) ya 260°C kwa sekunde 10. Hii ni thamani ya kawaida kwa michakato ya kuuza isiyo na risasi (Pb-free). Wabunifu wanapaswa kufuata miongozo ya kawaida ya IPC kwa kuuza sehemu za kupenyeza. Kifaa kinapaswa kuhifadhiwa ndani ya anuwai maalum ya halijoto ya kuhifadhi ya -55°C hadi +125°C katika mazingira kavu ili kuzuia kunyonya unyevu, ambayo kunaweza kusababisha "popcorning" wakati wa reflow (ingawa hasa ni wasiwasi kwa sehemu za SMD).

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Matumizi kuu ni kama kisukuma cha daraja kilichotengwa kwa IGBT na MOSFET za Nguvu katika saketi kama vile kusukuma motor, vigeuzi, na mifumo ya UPS. Saketi ya kawaida ya matumizi inahusisha kuunganisha pini za pembejeo (2 & 3) kwa microcontroller au kudhibiti PWM kupitia resistor ya kuzuia sasa. Pini za pato (6 & 7) zinaunganishwa moja kwa moja kwenye daraja la swichi ya nguvu. Resistor ya nje ya daraja (R_G) karibu kila wakati inahitajika katika mfululizo na daraja ili kudhibiti kasi ya kubadili, kupunguza milio, na kupunguza upeo wa sasa. Thamani ya R_Gni usawazisho kati ya hasara za kubadili (kasi ni bora) na usumbufu wa sumakuumeme (EMI) na kupita kiasi kwa voltage (polepole ni bora).

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Saketi ya Pembejeo:Sasa ya kusukuma LED lazima iwe ya kutosha kushinda upeo wa sasa ya kizingiti ya pembejeo (5 mA) kwa kiasi cha ziada, kwa kawaida 10-16 mA hutumiwa. Resistor ya mfululizo huhesabiwa kama R_IN= (V_UDHIBITI- V_F) / I_F.
• Saketi ya Pato:Usambazaji wa nguvu kwa hatua ya pato (V_CChadi V_EE) lazima uwe ndani ya 15-30V na urekebishaji mzuri. Capacitor ya kuzunguka ya 0.1 µF ni lazima na inapaswa kuwekwa karibu iwezekanavyo na pini za kifaa.
• Kusukuma Daraja:Upeo wa sasa wa pato wa 2.5A unafaa kwa swichi zenye malipo ya daraja ya wastani. Kwa IGBT kubwa sana, hakikisha kuwa kisukuma kinaweza kutoa malipo yanayohitajika ndani ya muda unaotaka wa kubadili. Uwezo wa kuvuta juu na kushuka ni sawa, ambayo ni faida.
• Kutengwa:Dumisha umbali sahihi wa kuteleza na kufuta kwenye mpangilio wa PCB kati ya pande za pembejeo na pato kulingana na voltage lengwa ya kutengwa na viwango vya usalama vinavyohusiana.
• Usimamizi wa Joto:Ingawa kifurushi kinaweza kutumia 300 mW, hesabu matumizi halisi ya nguvu kulingana na voltage ya usambazaji, sasa ya usambazaji, sasa ya pato, mzunguko wa kazi, na mzunguko wa kubadili ili kuhakikisha halijoto ya kiungo inabaki ndani ya mipaka.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

EL3120 inajipanga katika soko kwa seti maalum ya vipengele. Sasa yake ya pato ya 2.5A inaiweka katika kiwango cha kati kwa kisukuma cha daraja la kisukuma, inayofaa kwa anuwai pana ya matumizi bila gharama na utata wa hatua za juu za sasa za kisukuma tofauti. CMTI iliyohakikishwa ya 25 kV/µs ni takwimu thabiti, ikitoa usugu mkubwa wa kelele katika mazingira changamano kama vile kusukuma motor. Anuwai pana ya halijoto ya uendeshaji (-40°C hadi +110°C) inazidi ile ya sehemu nyingi za kiwango cha kibiashara, ikitoa uaminifu kwa matumizi ya viwanda na nje. Uwezo wa voltage ya pato ya reli-hadi-reli huhakikisha matumizi bora ya voltage ya usambazaji ya kusukuma daraja, ikiongeza kiwango cha juu cha ishara ya daraja inayotumika kwa swichi.

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

Q: Je, naweza kutumia usambazaji mmoja wa 15V kwa hatua ya pato?

A: Ndio, anuwai ya voltage ya usambazaji ni 15V hadi 30V. Usambazaji wa 15V ndio kiwango cha chini na unakubalika kabisa, ingawa utasababisha voltage ya chini ya kusukuma daraja kwa swichi ya nguvu ikilinganishwa na kutumia voltage ya juu zaidi.

Q: Ni nini madhumuni ya kuwa na pini mbili za pato (6 na 7)?

A: Pini hizo mbili zimeunganishwa ndani. Ubunifu huu husaidia kupunguza inductance ya kizalia katika muunganisho na daraja, kuruhusu njia ya sasa imara zaidi kwa sasa za juu za kilele, na kutoa urahisi wa mpangilio.

Q: Ninawezaje kuhakikisha kifaa kinawasha kwa uaminifu?

A: Sukuma LED ya pembejeo kwa sasa kubwa zaidi kuliko upeo uliobainishwa wa sasa ya kizingiti ya pembejeo (I_FLH= 5 mA). Kwa kutumia 10-16 mA, kama inavyoonyeshwa katika hali ya majaribio, hutoa kiasi cha ziada cha usalama katika halijoto na tofauti za kifaa.

Q: Je, resistor ya nje ya daraja ni muhimu?

A: Karibu kila wakati, ndio. Ingawa kisukuma kinaweza kuunganishwa moja kwa moja, resistor ya daraja (kwa kawaida kati ya 1-100 Ω) hutumiwa kudhibiti kasi ya kubadili, kupunguza mitetemo ya kizalia, na kupunguza upeo wa sasa unaoonekana na IC ya kisukuma na daraja la swichi ya nguvu.

9. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Hali: Kusukuma IGBT ya 600V katika kigeuzi cha awamu 3 kwa kusukuma motor.Microcontroller hutoa ishara za PWM katika kiwango cha mantiki cha 5V. Resistor ya kuzuia sasa huhesabiwa kwa sasa ya LED ya ~12 mA (k.m., (5V - 1.5V)/12mA ≈ 290Ω). Upande wa pato unatumia nguvu kutoka kwa kigeuzi cha DC-DC kilichotengwa cha 20V. Pini 6 na 7 zimeunganishwa kupitia resistor ya daraja ya 10Ω kwenye daraja la IGBT. Capacitor ya seramiki ya 0.1 µF imewekwa moja kwa moja kwenye pini 8 na 5. Kipengele cha UVLO kinahakikisha daraja la IGBT linashikiliwa chini ikiwa usambazaji wa 20V unapungua wakati wa kuanza au hali ya hitilafu, kuzuia kuwasha kwa sehemu na matumizi ya nguvu kupita kiasi. CMTI ya juu huhakikisha kuwa mabadiliko ya kasi ya voltage (dv/dt) kwenye kolekta ya IGBT hayasababishi kusukumwa vibaya kwa pato la kisukuma kupitia kizuizi cha kutengwa.

10. Kanuni ya Uendeshaji

EL3120 inafanya kazi kwa kanuni ya kuunganisha kwa mwanga. Ishara ya umeme inayotumika kwa upande wa pembejeo husababisha LED ya infrared kutoa mwanga. Mwanga huu hupita kwenye kizuizi cha kutengwa kinachoruhusu mwanga (kwa kawaida kinatengenezwa kwa silikoni au nyenzo sawa). Kwa upande wa pato, kigunduzi cha mwanga, ambacho ni saketi iliyojumuishwa ya monolithic, hupokea mwanga huu na kuubadilisha tena kuwa ishara ya umeme. IC hii inajumuisha kipengele cha kuhisi mwanga, hatua za kuongeza, na buffer ya pato yenye nguvu inayoweza kutoa na kutoa sasa za juu za kilele. Faida kuu ni kwamba ishara na nguvu husafirishwa kupitia mwanga, ikitoa kutengwa kwa umeme ambacho huzuia voltage za juu, mizunguko ya ardhi, na kelele.

11. Mienendo ya Sekta

Soko la vifaa vya kutengwa vya kisukuma cha daraja linaendelea kubadilika. Mienendo inajumuisha kuunganisha vipengele zaidi ndani ya IC ya kutengwa, kama vile kazi za ulinzi za hali ya juu (kugundua kukaushwa, kuzima laini, kufunga Miller), viwango vya juu vya kuunganishwa na kazi zingine za mfumo, na usaidizi wa mzunguko wa juu wa kubadili unaohitajika na semiconductor za pengo pana (SiC na GaN). Pia kuna msukumo wa kuelekea uaminifu wa juu zaidi, maisha marefu ya uendeshaji, na uthibitisho wa usalama ulioimarishwa kwa matumizi ya magari (AEC-Q100) na usalama wa kazi (ISO 26262). Ukubwa wa kifurushi pia unaelekea kuelekea aina ndogo za kusakinisha uso kwa miundo ya msongamano wa juu wa nguvu, ingawa kifurushi cha kupenyeza kama DIP bado kuna umaarufu kwa uthabiti wake na urahisi wa kufanya mfano.