Karatasi ya Data ya Mfululizo wa ELS680-G - Photocoupler ya Kiolesura cha Nguvu na Kuendesha Lango ya 6-Pin SDIP - Utofautishaji wa Juu wa 5000Vrms

1. Muhtasari wa Bidhaa

Mfululizo wa ELS680-G unawakilisha familia ya photocouplers za kiolesura cha nguvu na kuendesha lango zenye utendaji wa hali ya juu. Vifaa hivi vimeundwa kutoa utofautishaji thabiti wa umeme na usambazaji wa ishara unaotegemewa kati ya saketi za udhibiti za voltage ya chini na hatua za nguvu za voltage ya juu, kama zile zinazopatikana katika viendeshi vya motor na vigeuzi vya viwanda. Kazi kuu ni kubadilisha ishara ya pembejeo ya kiwango cha mantiki kuwa ishara inayolingana, iliyotofautishwa, inayoweza kuendesha moja kwa moja lango la IGBT au MOSFET, au kuunganisha na Moduli ya Nguvu ya Akili (IPM).

Utumiaji mkuu ni kuchukua nafasi ya saketi tofauti za optocoupler na kiendeshi, kurahisisha muundo, kuboresha utegemevu, na kuimarisha usugu dhidi ya kelele katika mazingira ya kubadili nguvu ya juu. Hatua ya pato iliyojumuishwa ya totem-pole ni kipengele muhimu, ikiondoa hitaji la upinzani wa kuvuta wa nje na kutoa uwezo wa kutosha wa kutoa na kufyonza sasa kwa ajili ya kuendesha lango moja kwa moja.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Mfululizo wa ELS680-G unatoa faida kadhaa tofauti kwa muundo wa elektroniki ya nguvu. Kwanza ni voltage ya juu ya utofautishaji ya 5000 Vrms, ambayo hutoa ukingo muhimu wa usalama na inakidhi mahitaji makali ya vifaa vya viwanda. Pili, kifaa hiki kinakubaliana na viwango vya kutokuwa na halojeni (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm), na kukifanya kifaa hiki kifae kwa matumizi yanayozingatia mazingira. Pia hakina risasi na kinakubaliana na RoHS.

Masoko lengwa ya sehemu hii ni hasa otomatiki ya viwanda na ubadilishaji wa nguvu. Matumizi maalum yanajumuisha viendeshi vya motor za AC na DC zisizo na brashi, vigeuzi vya viwanda, vifaa vya usambazaji wa umeme visivyokatika (UPS), na vigeuzi vya nishati ya jua. Mfumo wowote unaohitaji ishara za udhibiti zinazotegemewa, zilizotofautishwa kwa swichi za nguvu za voltage ya juu ni eneo linalowezekana la matumizi.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi na Tafsiri ya Lengo

Sehemu hii inatoa uchambuzi wa kina wa sifa za umeme na utendaji zilizobainishwa katika karatasi ya data. Kuelewa vigezo hivi ni muhimu kwa muundo thabiti wa saketi.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango vya Juu Kabisa vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Haipendekezwi kufanya kazi kwa mfululizo kwenye au karibu na mipaka hii. Viwango muhimu vinajumuisha: Sasa ya Mbele ya Pembejeo (IF) ya 25 mA, Sasa ya Wastani ya Pato (IO(AVG)) ya 60 mA, na Voltage ya Usambazaji (VCC) ya 30 V. Matumizi ya jumla ya nguvu ya kifaa (PTOT) yamewekwa kikomo cha 350 mW. Voltage ya utofautishaji (VISO) imekadiriwa kuwa 5000 Vrms kwa dakika moja, ikijaribiwa chini ya hali maalum za kufupisha pini. Safu ya joto la kufanya kazi ni kutoka -40°C hadi +100°C.

2.2 Sifa za Umeme

Vigezo hivi vinabainisha utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za kufanya kazi katika safu maalum ya joto.

2.2.1 Sifa za Pembejeo

Pembejeo ni Diodi Inayotoa Mwanga wa Infrared (LED). Voltage ya Mbele ya Kawaida (VF) ni 1.5V kwa sasa ya mbele (IF) ya 10 mA, na upeo wa 1.8V. Sasa ya Kizingiti ya Pembejeo (IFT) ni kigezo muhimu, kinachobainisha kiwango cha chini cha sasa ya LED kinachohitajika kuhakikisha pato halali la mantiki ya chini. Karatasi ya data inabainisha upeo wa IFT wa 5 mA (kawaida 2.5 mA) kwa VCC=4.5V. Wabunifu lazima wahakikishe saketi ya kuendesha inaweza kutoa angalau sasa hii kwa operesheni inayotegemewa.

2.2.2 Sifa za Pato na Uhamisho

Pato ni kigunduzi cha picha cha haraka kilichojumuishwa na muundo wa totem-pole. Vigezo muhimu vinajumuisha: Voltage ya Pato ya Kiwango cha Juu (VOH), ambayo kwa kawaida iko karibu sana na VCC (VCC - 0.5V kiwango cha chini), na Voltage ya Pato ya Kiwango cha Chini (VOL), ambayo kwa kawaida iko karibu sana na VEE (VEE + 0.5V kiwango cha juu). Sasa za usambazaji (ICCH, ICCL) zote zimebainishwa kuwa na upeo wa 3.2 mA. Sasa za Pato za Mzunguko Mfupi (IOSL, IOSH) zinaonyesha uwezo wa kikomo cha sasa wa hatua ya pato, zimekadiriwa kuwa ±60 mA kiwango cha chini/kiwango cha juu.

2.3 Sifa za Kubadili

Vigezo hivi vinabainisha utendaji wa wakati wa photocoupler, muhimu kwa matumizi ya kubadili ya masafa ya juu.

• Ucheleweshaji wa Usambazaji (tPHL, tPLH):Muda kutoka kwa mpito wa sasa ya LED ya pembejeo hadi mpito unaolingana wa pato. Thamani za kawaida ni 130 ns (tPHL) na 140 ns (tPLH), na viwango vya juu vya 350 ns.
• Uvunjaji wa Upana wa Pigo (PWD):Tofauti kamili kati ya tPHL na tPLH. PWD ya chini (kiwango cha juu cha 250 ns) ni muhimu kwa kudumisha uadilifu wa ishara katika matumizi ya usahihi wa wakati.
• Muda wa Kupanda/Kushuka (tr, tf):Kasi ya makali ya ishara ya pato, kwa kawaida 9 ns na 6 ns mtawalia.
• Usugu dhidi ya Mpito wa Aina ya Kawaida (CMH, CML):Hiki ni kigezo muhimu cha usugu dhidi ya kelele. Kinabainisha kiwango cha chini cha dV/dt (10 kV/µs kwa kawaida) cha mwinuko wa voltage ya aina ya kawaida ambayo kifaa kinaweza kustahimili bila kusababisha hitilafu ya pato. CMTI ya juu ni muhimu katika mazingira yenye kelele ya kuendesha motor.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji na Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Ingawa mikunjo maalum ya utendaji haijatolewa katika maandishi yaliyotolewa, karatasi ya data inamaanisha uhusiano kadhaa muhimu ambao wabunifu lazima wazingatie.

3.1 Utegemezi wa Joto

Sifa nyingi za umeme na kubadili zimebainishwa katika safu kamili ya joto ya -40°C hadi +100°C. Wabunifu wanapaswa kuzingatia kwamba vigezo kama vile voltage ya mbele (VF), sasa ya kizingiti (IFT), na ucheleweshaji wa usambazaji zitabadilika na joto. Kwa muundo thabiti, mahesabu yanapaswa kuzingatia viwango vya chini na vya juu, sio tu thamani za kawaida.

3.2 Usambazaji wa Nguvu na Kupitisha

Karatasi ya data inasema wazi kutumia capacitor ya kupitisha ya 0.1 µF (au kubwa zaidi) kati ya pini za VCC (pini 6) na VEE (pini 4). Capacitor hii lazima iwe na sifa nzuri za masafa ya juu (k.m., kauri) na iwekwe karibu iwezekanavyo na pini za kifaa. Hii haikubaliani kwa kufikia utendaji maalum wa kubadili na usugu dhidi ya mpito wa aina ya kawaida. Capacitor hutoa hifadhi ya malipo ya ndani kwa mahitaji ya sasa ya mpito ya hatua ya pato na husaidia kuzima kelele za masafa ya juu.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Usanidi wa Pini na Kazi

Kifaa kimewekwa katika Kifurushi Kidogo cha Mstari Mbili cha 6-pin (SDIP). Usanidi wa pini ni kama ifuatavyo: Pini 1: Anodi ya LED ya pembejeo; Pini 2: Hakuna Muunganisho; Pini 3: Kathodi ya LED ya pembejeo; Pini 4: VEE (Ardhi ya pato/kiasi cha kumbukumbu); Pini 5: Vout (Ishara ya pato); Pini 6: VCC (Voltage ya usambazaji wa pato).

4.2 Vipimo vya Kifurushi na Mpangilio wa PCB

Karatasi ya data inajumuisha michoro ya kina ya mitambo ya umbo la risasi la kufunga kwenye uso la \"Aina ya P\". Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, nafasi ya risasi, na urefu wa kusimama. Mpangilio unaopendekezwa wa pad kwa ajili ya kufunga kwenye uso pia umetolewa. Kufuata muundo huu wa ardhi ni muhimu kwa uuzi unaotegemewa na utulivu wa mitambo. Kifurushi kimeundwa kwa michakato ya kawaida ya usanikishaji wa teknolojia ya kufunga kwenye uso (SMT).

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Viwango vya Juu Kabisa vinabainisha joto la kuuza (TSOL) la 260°C kwa sekunde 10. Hii inalingana na wasifu wa kawaida wa kuuza kwa kuyeyusha bila risasi. Wabunifu na nyumba za usanikishaji wanapaswa kuhakikisha wasifu wa tanuri yao ya kuyeyusha hauzidi kikomo hiki ili kuzuia uharibifu wa kifurushi cha plastiki au die ya ndani. Miongozo ya kawaida ya IPC kwa vifaa vyenye unyevu nyeti (ikiwa inatumika) inapaswa kufuatwa, ikijumuisha uhifadhi sahihi na kukaanga kabla ya matumizi.

6. Taarifa ya Kuagiza na Alama ya Kifaa

Nambari ya sehemu inafuata muundo maalum: ELS680X(Y)-VG. \"X\" inaashiria aina ya risasi (P kwa kufunga kwenye uso). \"Y\" inaashiria chaguo la tepi na reel (TA au TB), zote zikiwa na vitengo 1000 kwa kila reel. Kiambishi \"G\" kinaonyesha usawa wa kutokuwa na halojeni. Kifaa kimewekwa alama juu na msimbo unaojumuisha asili ya kiwanda, nambari ya sehemu (S680), msimbo wa mwaka/wiki, na alama ya hiari ya VDE.

7. Mapendekezo ya Matumizi na Vidokezo vya Ubunifu

7.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Matumizi makuu ni kama kiolesura kati ya microcontroller au DSP na IPM au lango tofauti la IGBT/MOSFET. Pembejeo huendeshwa na saketi rahisi ya kuzuia sasa kutoka kwa pini ya GPIO ya kudhibiti. Pato huunganishwa moja kwa moja kwenye lango la kifaa cha nguvu, na usambazaji wa VCC unarejelewa kwa uwezo wa emitter/chanzo cha kifaa cha nguvu. Capacitor ya lazima ya kupitisha ya 0.1 µF lazima ijumuishwe.

7.2 Mambo Muhimu ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Sasa ya Pembejeo:Hakikisha saketi ya kuendesha LED inatoa sasa kubwa kuliko Sasa ya Kizingiti ya Juu ya Pembejeo (5 mA) ili kuhakikisha hali thabiti ya 'wazi'. Upinzani wa mfululizo kwa kawaida hutumiwa.
• Sasa ya Pato:Ingawa pato linaweza kutoa/kufyonza sasa ya kilele muhimu (iliyokadiriwa kwa mzunguko mfupi), hakikisha sasa ya wastani ya pato (IO(AVG)) haizidi 60 mA, hasa wakati wa kuendesha mizigo ya lango yenye uwezo mkubwa.
• Umbali wa Kutambaa na Ufafanuzi wa Utofautishaji:Ili kudumisha kiwango cha utofautishaji cha 5000 Vrms, mpangilio wa PCB lazima utoe umbali wa kutosha wa kutambaa na ufafanuzi kati ya saketi za upande wa pembejeo (pini 1-3) na upande wa pato (pini 4-6), kufuata viwango vinavyohusika vya usalama (k.m., IEC 60664-1, UL 60950).
• Usugu dhidi ya Kelele:Tumia CMTI ya juu kwa kuhakikisha mpangilio wa chini wa inductance kwa capacitor ya kupitisha na kupunguza eneo la kitanzi cha njia ya sasa ya pato.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

ELS680-G inajitofautisha kupitia pato lake lililojumuishwa la totem-pole, ambalo hurahisisha muundo ikilinganishwa na photocouplers zinazotegemea phototransistor au photodiode ambazo zinahitaji vifungio vya nje. Utofautishaji wake wa juu wa 5000 Vrms ni bora kuliko optocouplers nyingi za kawaida za 3750 Vrms. Mchanganyiko wa kasi ya kubadili ya haraka (kawaida ~130 ns ucheleweshaji wa usambazaji) na usugu wa juu sana dhidi ya mpito wa aina ya kawaida (10 kV/µs) unaufanya ufae hasa kwa matumizi yenye kelele ya kuendesha motor ya voltage ya juu ambapo kasi na uthabiti vinahitajika.

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

Q: Je, naweza kuendesha LED ya pembejeo moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V?

A: Ndiyo, lakini lazima uhesabu upinzani wa mfululizo kwa usahihi. Kwa kudhani VF=1.5V, na IF inayotaka=10 mA, na voltage ya juu ya pato ya MCU ya 3.3V ya ~3.0V, upinzani utakuwa R = (3.0V - 1.5V) / 0.01A = 150 Ohms. Hakikisha pini ya MCU inaweza kutoa sasa hii.

Q: Je, kusudi la pini ya \"Hakuna Muunganisho\" (Pini 2) ni nini?

A> Pini 2 haijaunganishwa ndani. Ni sehemu ya kiwango cha kifurushi cha 6-pin. Inaweza kuachwa ikielea au kuunganishwa na wimbo wa PCB kwa utulivu wa mitambo, lakisi haipaswi kuunganishwa na saketi yoyote hai.

Q: Je, ninahakikishaje usugu dhidi ya mpito wa aina ya kawaida katika muundo wangu?

A> Hatua muhimu zaidi ni kuweka capacitor ya kupitisha ya 0.1 µF karibu iwezekanavyo kwa pini 6 na 4. Tumia mistari mifupi, pana. Pili, punguza inductance ya vimelea katika kitanzi cha kuendesha lango kutoka kwa pato la photocoupler hadi lango la kifaa cha nguvu na kurudi kwenye VEE.

10. Uchambuzi wa Kesi ya Ubunifu wa Vitendo

Fikiria kigeuzi cha kuendesha motor cha awamu tatu kinachotumia IGBTs za 600V. Kila IGBT inahitaji ishara ya kuendesha lango iliyotofautishwa na bodi ya udhibiti. Vifaa vitatu vya ELS680-G vinaweza kutumika, moja kwa kila swichi ya upande wa juu na upande wa chini (jumla sita kwa daraja la kawaida). Bodi ya udhibiti hutoa ishara za PWM. Kila ishara hupitia upinzani wa kuzuia sasa hadi kwenye LED ya photocoupler. Kwenye upande wa pato, VCC ya kila photocoupler inasambazwa na kigeuzi cha ndani, kilichotofautishwa cha DC-DC kinachorejelewa kwa emitter ya IGBT husika. Pini ya Vout huunganishwa moja kwa moja kwenye lango la IGBT, labda na upinzani mdogo wa mfululizo ili kupunguza milio. Capacitor ya 0.1 µF huwekwa moja kwa moja kwenye pini 6 na 4 za kila coupler. Muundo huu hutoa utofautishaji thabiti, husimamia kelele ya juu ya dV/dt kutoka kwa IGBTs zinazobadili, na hurahisisha idadi ya vipengele ikilinganishwa na suluhisho tofauti.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

ELS680-G inafanya kazi kwa kanuni ya utofautishaji wa mwanga. Ishara ya umeme ya pembejeo (sasa kupitia LED ya infrared) husababisha LED kutoa mwanga. Mwanga huu huvuka kizuizi cha ndani cha utofautishaji cha dielectric (kikitoa utofautishaji wa voltage ya juu) na kugonga photodiode ndani ya saketi iliyojumuishwa ya monolithic kwenye upande wa pato. IC hii haijumuishi photodiode tu bali pia kuongeza, kuunda umbo, na hatua ya pato ya totem-pole. IC hubadilisha sasa ya mwanga kuwa ishara safi, iliyofungwa ya pato ya dijiti inayoakisi hali ya pembejeo. Njia ya mwanga huhakikisha hakuna muunganisho wa umeme kati ya pembejeo na pato, ni uhamishaji tu wa nishati ya mwanga.

12. Mienendo ya Teknolojia na Muktadha

Photocouplers za kuendesha lango kama ELS680-G ni sehemu ya mwenendo unaoendelea katika elektroniki ya nguvu kuelekea ushirikiano wa juu zaidi, utegemevu, na usugu dhidi ya kelele. Kadiri masafa ya kubadili yanavyoongezeka katika viendeshi vya motor na vigeuzi kwa ajili ya faida ya ufanisi, ucheleweshaji wa haraka wa usambazaji na CMTI ya juu zaidi inakuwa muhimu zaidi. Pia kuna msukumo mkubwa wa tasnia kuelekea safu pana za joto na kukubaliana na kanuni za mazingira (kutokuwa na halojeni, RoHS). Teknolojia zinazoshindana zinajumuisha vifaa vya utofautishaji vya sumaku (vifaa vya utofautishaji vinavyotegemea transfoma) na vifaa vya utofautishaji vya uwezo, ambavyo vinaweza kutoa viwango vya juu vya data na usawazishaji tofauti wa utendaji. Hata hivyo, utofautishaji wa mwanga bado ni teknolojia inayotawala, inayoeleweka vizuri, na yenye utegemevu wa juu kwa matumizi ya kiolesura cha nguvu ya kasi ya wastani, yenye usugu wa juu dhidi ya kelele, hasa ambapo voltage ya juu sana ya utofautishaji inahitajika.