EL4XXA-G Serisi 4-Pin DIP Form A SSR Veri Sayfası - 60-600V Çıkış - 550-50mA Yük Akımı - Halojensiz - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

EL4XXA-G serisi, 4 pinli DIP paketinde tek kutuplu, normalde açık (Form A) katı hal röleleridir (SSR). Bu cihazlar, bir fotovoltaik diyot dizisi ve MOSFET'lerden oluşan yüksek voltajlı çıkış dedektör devresine optik olarak bağlanmış bir AlGaAs kızılötesi LED kullanır. Bu tasarım, 1 Form A elektromekanik röleye (EMR) eşdeğer katı hal çözümü sunarak, daha uzun ömür, sessiz çalışma ve mekanik şoka ve titreşime karşı direnç gibi avantajlar sağlar. Seri, yüzey montaj (SMD) seçeneklerinde mevcuttur ve halojensiz ve RoHS standartlarına uyumludur.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek İzolasyon: Giriş ve çıkış arasında 5000 Vrms izolasyon sağlayarak kontrol devrelerinde güvenliği ve gürültü bağışıklığını artırır.
• Düşük Sürüş Akımı: Düşük LED tetikleme akımına (tipik olarak 3-5mA) sahiptir, bu da düşük güçlü mikrodenetleyici çıkışlarıyla uyumlu olmasını sağlar.
• Geniş Voltaj Aralığı: Seri, 60V (EL406A) ile 600V (EL460A) arasında çıkış dayanım voltajlarını kapsar ve çeşitli AC/DC yük anahtarlama uygulamaları için uygundur.
• Sağlam Uyumluluk: Halojensiz yapı ve UL 1577, UL 508, VDE ve CQC dahil olmak üzere başlıca uluslararası güvenlik standartlarına uyum.
• Geniş Sıcaklık Aralığı: -40°C ila +85°C aralığında güvenilir şekilde çalışır, endüstriyel ve zorlu ortamlar için uygundur.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu SSR'ler, güvenilir, izole anahtarlama gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Tipik kullanım alanları şunları içerir:

• Telecommunication Equipment: Signal routing and line card switching.
• Test ve Ölçüm Cihazları: Otomatik test ekipmanı (ATE) sinyal anahtarlama.
• Factory Automation (FA) & Office Automation (OA): Sensörlerin, solenoidlerin ve küçük motorların kontrolü.
• Endüstriyel Kontrol Sistemleri: PLC çıkış modülleri, proses kontrol arayüzleri.
• Güvenlik Sistemleri: Alarm paneli anahtarlama ve erişim kontrolü.

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Aşağıdaki tablo, kalıcı cihaz hasarını önlemek için aşılmaması gereken kritik limitleri özetlemektedir. Bunlar çalışma koşulları değildir.

• Giriş (LED Tarafı): Maksimum ileri akım (IF) 50mA DC'dir ve darbe koşullarında (%%0,1 görev döngüsü) tepe ileri akım (IFP) 1A'dır. Maksimum ters voltaj (VR) 5V'dur.
• Çıkış (Anahtar Tarafı): Delinme voltajı (VL), çıkış MOSFET'lerinin bloke edebileceği maksimum voltajı tanımlar. Modele göre değişir: EL406A (60V), EL425A (250V), EL440A (400V), EL460A (600V). Sürekli yük akımı (IL) değeri, voltaj değeri arttıkça, EL406A için 550mA'den EL460A için 50mA'ye düşer; bu, voltaj dayanımı ve açık direnç arasındaki dengeyi yansıtır.
• Isolation & Thermal: İzolasyon voltajı (Viso) 5000 Vrms'dir. Cihaz -40°C ila +125°C arasında depolanabilir ve -40°C ila +85°C arasında çalıştırılabilir. Lehimleme sıcaklığı 10 saniye için 260°C olarak derecelendirilmiştir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki (TA=25°C) performansını tanımlar.

• Giriş Karakteristikleri: İleri voltaj (VF), IF=10mA'de tipik olarak 1.18V'dir ve maksimum 1.5V'dir. Bu düşük VF, düşük sürücü gücü gereksinimine katkıda bulunur.
• Çıkış Karakteristikleri (Ana Farklılaştırıcı): Açık durum direnci (Rd(ON)), anahtar üzerindeki güç kaybını ve voltaj düşüşünü etkileyen kritik bir parametredir. Seri boyunca önemli ölçüde değişiklik gösterir:
  • EL406A: Tipik 0.7Ω, Maks. 2.5Ω
  • EL425A: Tipik 6.5Ω, Maks. 15Ω
  • EL440A: Tipik 20Ω, Maks. 30Ω
  • EL460A: Tipik 40Ω, Maks. 70Ω
  Artan voltaj değerleriyle birlikte yükselen Rd(ON), MOSFET tasarımının temel bir özelliğidir ve belirli bir yük akımındaki ısı üretimini etkiler.
• Anahtarlama Hızı: Fotovoltaik kapı şarj mekanizması nedeniyle açılma süresi (Ton) nispeten yavaştır (tipik olarak maks. 3ms, genellikle 1.4ms). Kapanma süresi (Toff) ise çok hızlıdır (tipik olarak maks. 0.5ms, genellikle 0.05ms). Bu asimetri, zamanlamanın kritik olduğu uygulamalar için önemlidir.
• Transfer Karakteristikleri: LED açma akımı (IF(on)), çıkış MOSFET'ini tamamen açmak için gereken minimum akımdır, tipik olarak 3-5mA'dır. Kapama akımı (IF(off)) ise çıkışın kesinlikle kapalı olduğu garanti edilen maksimum akımdır, tipik olarak 0.4mA'dır. Bu, giriş kontrol mantığı eşiklerini tanımlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Metinde spesifik grafiksel veriler sağlanmamış olsa da, veri sayfası tipik elektro-optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Parametrelere dayanarak, temel ilişkiler çıkarılabilir:

• Açık Direnç - Sıcaklık İlişkisi: MOSFET'lerin Rd(ON) değeri pozitif bir sıcaklık katsayısına sahiptir. Jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe artacak ve bu da yüksek sıcaklıklarda daha fazla iletim kaybına yol açacaktır. Özellikle daha yüksek akım derecelerine sahip modeller (EL406A) için uygun termal tasarım esastır.
• LED İleri Yön Gerilimi - Akım İlişkisi: VF vs. IF eğrisi bir AlGaAs LED için standarttır. Sıcaklık değişimleri boyunca kararlı çalışma için LED'i sabit bir akımla (örn. 10mA) sürmek önerilir.
• Çıkış Kaçak Akımı vs. Gerilim: Kapalı durum kaçak akımı (Ileak), tam anma geriliminde maksimum 1μA olarak belirtilmiştir. Bu parametre, çok yüksek kapalı durum empedansı gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

4. Mechanical & Package Information

4.1 Paket Boyutları ve Tipleri

Seri, farklı PCB montaj süreçlerine uyum sağlamak için üç temel bacak formu seçeneği sunar:

1. Standart DIP Tipi: Geleneksel dalga veya el lehimlemesi için 0,1 inç (2,54 mm) sıra aralıklı delikli paket.
2. M Tipi Seçeneği: Daha geniş bacak bükümüne sahip delikli paket, daha fazla sürünme mesafesi veya belirli PCB düzeni ihtiyaçları gerektiren uygulamalar için 0,4 inç (10,16mm) sıra aralığı sağlar.
3. Seçenek S1 Tipi: Düşük profil yüzey montaj cihazı (SMD) bacak formu. Bu seçenek, otomatik al-yerleştir montajı ve yüksek yoğunluklu PCB tasarımları için gereklidir.

4.2 Polarite Tanımlama ve İşaretleme

Pin konfigürasyonu açıkça tanımlanmıştır:

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

Cihazın üst kısmında bir kod ile işaretlenmiştir: EL [Part Number] G YWWV.
Örnek: "EL 460A G YWWV", halojensiz (G), üretim yılı (Y) ve haftası (WW) ve VDE seçeneği (V) olan bir EL460A'yı belirtir.

4.3 Önerilen SMD Pad Düzeni

S1 (yüzey montaj) seçeneği için, güvenilir lehimleme ve mekanik dayanım sağlamak amacıyla belirli bir pad düzeni önerilir. Boyutlar, yeniden akış sırasında uygun lehim fileto oluşumunu ve ısıl rahatlamayı garanti eder.

5. Soldering & Assembly Guidelines

• Reflow Lehimleme (S1 Seçeneği): Cihaz, 10 saniye boyunca 260°C'lik bir tepe lehimleme sıcaklığı için derecelendirilmiştir. Standart kurşunsuz reflow profilleri (IPC/JEDEC J-STD-020) uygulanabilir. Profilin maksimum sıcaklığı veya tepe sıcaklığındaki süreyi aşmadığından emin olun.
• Wave Soldering (DIP & M Options): Standart dalga lehimleme işlemleri kullanılabilir. Termal şoku en aza indirmek için ön ısıtma önerilir.
• El ile Lehimleme: Pakete aşırı ısı transferini önlemek için temas süresini sınırlandırmak amacıyla sıcaklığı kontrollü bir havya kullanın.
• Temizleme: En yaygın flux temizleme işlemleriyle uyumludur. Agresif çözücüler kullanılıyorsa uyumluluğu doğrulayın.
• Depolama: Belirtilen sıcaklık aralığında (-40°C ila +125°C) kuru, antistatik bir ortamda saklayın. Uzun süreli depolama için nem hassasiyeti seviyesi (MSL) kurallarına uyun, tipik olarak SMD parçalar için kuru paketleme kullanın.

6. Packaging & Ordering Information

6.1 Model Numaralandırma Sistemi

Parça numarası şu formattadır: EL4XXA(Y)(Z)-VG

• XX: Part number (06, 25, 40, 60) çıkış voltajı/akım değerini tanımlar.
• Y: Lead form option (S1 for surface mount, or blank for standard DIP).
• Z: Bant ve makara seçeneği (TA, TB, TU, TD veya tüp için boş).
• V: VDE güvenlik onayı seçeneğini belirtir.
• G: Halojensiz yapıyı belirtir.

6.2 Paketleme Özellikleri

• Tube Packaging: Standart DIP ve M tipi opsiyonlar 100 adetlik tüpler halinde tedarik edilir.
• Tape & Reel (S1 Option): Farklı makara tiplerinde mevcuttur:
  • TA, TB: Her bir makara başına 1000 adet.
  • TU, TD: Her bir makara başına 1500 adet.
  Otomatik montaj ekipmanı besleyicileriyle uyumluluk için detaylı bant ölçüleri (yuva boyutu A0, B, aralık P0, P1 vb.) sağlanmıştır.

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 Giriş Devresi Tasarımı

Giriş LED'ini bir sabit akım kaynağı veya seri bir akım sınırlama direnci ile bir voltaj kaynağı ile sürün. Direnç değerini şu formülü kullanarak hesaplayın: R = (Vcc - VF) / IF; burada VF tipik olarak 1.18V-1.5V'dir ve IF, optimum hız ve güvenilirlik için 5mA ile 20mA arasında seçilir. Sürücü devresinin, tam çıkış açılmasını garanti etmek için en az minimum IF(on) (maks. 5mA) sağlayabildiğinden emin olun. Dahili 5V ters voltaj dayanımı nedeniyle LED üzerine ters koruma diyotu eklenmesi kesinlikle gerekli değildir, ancak gürültülü ortamlarda sağlamlık için eklenebilir.

7.2 Çıkış Devresi Tasarımı

Voltaj Seçimi: Yükünüzün zirve voltajına (DC veya AC), geçici dalgalanmalar veya aşırı gerilimler dahil olmak üzere göre modeli (EL406A, 425A, 440A, 460A) seçin. %20-30 güvenlik marjı önerilir.
Akım ve Güç Dağılımı: Temel tasarım kısıtı güç dağılımı ve ısıdır. SSR'de dağılan güç (Pdiss) şu şekilde hesaplanır: Pdiss = (IL^2 * Rd(AÇIK)) + (IF * VF). İlk terim baskındır. Örneğin, EL406A'yı maksimum 550mA yükünde, tipik 0.7Ω Rd(AÇIK) değeriyle çalıştırmak ~212mW ısı üretir. Toplam güç dağılımının (Pout maks 500mW) aşılmadığından ve PCB'nin, özellikle daha yüksek akımlı modeller için yeterli ısıl rahatlama sağladığından emin olun.
Endüktif/Kapasitif Yükler: Endüktif yükleri (röleler, solenoidler, motorlar) anahtarlarken, cihazın VL derecesini aşabilecek voltaj aşırılıklarını bastırmak için bir snubber devresi (RC ağı) veya yük üzerinde bir flyback diyotu kullanın. Kapasitif yükler için ani akım sınırlamayı göz önünde bulundurun.

7.3 Termal Yönetim

SSR'ın dahili bir soğutucu yoktur. Isı, bacaklar aracılığıyla uzaklaştırılır. Özellikle pin 3 ve 4 (çıkış) için, soğutucu görevi görmesi amacıyla PCB pedleri üzerinde yeterli bakır alanı kullanın. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya sürekli yüksek akım çalışmasında, cihaz sıcaklığını çalışma aralığında kaldığından emin olmak için izleyin. Açık direnç, sıcaklıkla birlikte artacak ve bu bir kendi kendini sınırlama etkisi yaratırken performansı da düşürecektir.

8. Technical Comparison & Selection Guide

EL4XXA-G serisi, net bir ödünleşim matrisi sunar:

• EL406A (60V, 550mA): Düşük voltaj düşüşü ve güç kaybının kritik olduğu düşük voltajlı, yüksek akımlı DC anahtarlama (örn. 12V/24V sistemler, pil ile çalışan cihazlar) için en iyi seçim. En düşük Rd(ON)'a sahiptir.
• EL425A (250V, 150mA) & EL440A (400V, 120mA): Ana akım AC hat voltajı uygulamaları (120VAC, 240VAC) için idealdir; göstergeler, küçük solenoidler gibi küçük yükleri anahtarlamak veya daha büyük kontaktörler için kumanda cihazı olarak kullanılır. EL440A, 240VAC sistemler için ek marj sağlar.
• EL460A (600V, 50mA): Yüksek voltajlı endüstriyel uygulamalar veya önemli voltaj geçişlerinin olduğu durumlar için tasarlanmıştır. Yüksek voltaj ortamlarında sinyal anahtarlama veya çok düşük güçlü yüklerin anahtarlanması için uygundur.

Elektromekanik Röleler (EMR'ler) ile Karşılaştırıldığında: Bu SSR'lerde hareketli parça bulunmaz, dolayısıyla kontak sekmeleri, ark oluşumu veya çevrim sayısıyla ilişkili aşınma mekanizmaları yoktur. Sessiz çalışırlar ve titreşimden etkilenmezler. Ancak, doğal olarak bulunan açık dirençleri ısı üretimine ve voltaj düşüşüne yol açar ve genellikle karşılaştırılabilir EMR'lere göre daha düşük akım kapasiteleri ve amper başına daha yüksek maliyetleri vardır.

Diğer SSR'ler ile Karşılaştırıldığında: Fotovoltaik MOSFET bağlantı şeması, çok yüksek izolasyon ve temiz anahtarlama sağlar ve çıkış tarafında harici bir öngerilim kaynağına ihtiyaç duymaz (fototransistör veya fototriyak bağlayıcıların aksine). Açılma hızı bazı diğer opto-MOSFET'lere göre daha yavaştır ancak çoğu kontrol uygulaması için yeterlidir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: Bu SSR'yi AC yüklerini doğrudan anahtarlamak için kullanabilir miyim?
C1: Evet, ancak önemli uyarılarla birlikte. Çıkış bir çift MOSFET'ten oluşur. Çoğu MOSFET'in doğal bir gövde diyodu vardır. Standart konfigürasyonda, bu SSR kapalıyken her iki polaritenin voltajını engelleyebilir, ancak açıkken akımı yalnızca bir yönde iletebilir (bir diyot gibi). Gerçek AC yük anahtarlaması için, iki cihazın ters seri (arka arkaya) konfigüre edilmesi gerekir. Bazı SSR'ler bu konfigürasyona dahili olarak sahiptir, ancak EL4XXA-G veri sayfası tek bir MOSFET şeması gösterir, bu da DC veya tek yönlü anahtarlama için olduğunu gösterir. AC uygulamanız için spesifik modelin yeteneklerini doğrulayın.

Q2: Açma süresi neden kapama süresinden çok daha yavaştır?
A2: Açma süresi, fotovoltaik diyot dizisinin, çıkış MOSFET'inin kapasitansını eşik voltajına kadar şarj etmek için yeterli akımı üretebilme hızı ile sınırlıdır. Bu nispeten yavaş, akım sınırlı bir işlemdir. Kapama işlemi hızlıdır çünkü yalnızca kapının dahili devreler üzerinden deşarj edilmesini gerektirir ve bu hızlı bir şekilde yapılabilir.

Q3: "Darbe Yük Akımı" değerlendirmesini nasıl yorumlarım?
A3: Darbe yük akımı (ILPeak), çok kısa bir süre (100ms, tek darbe) için kaldırılabilen daha yüksek bir akımdır. Bu, lamba veya motorlardan gelen ani akımları karşılamak için kullanışlıdır. Bu değeri sürekli veya tekrarlayan darbe işlemleri için kullanmayın. Tekrarlayan darbeler için ortalama güç dağılımı Pout limiti içinde kalmalıdır.

Q4: Harici bir soğutucu gerekiyor mu?
A4: Genellikle DIP paketi için nominal koşullar altında gerekli değildir. Birincil soğutucu, PCB bakırıdır. Maksimum yük akımında sürekli çalışma için, özellikle EL406A için, ısıyı dağıtmak üzere çıkış pinlerine bağlı yeterli bakır alanının (örneğin, birkaç santimetre kare) olduğundan emin olun. Sınırlı alanlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında, termal analiz önerilir.

10. Tasarım İçi Vaka Çalışması Örneği

Senaryo: Endüstriyel gürültülü bir ortamda, 200mA sabit durum akımına sahip 24VDC endüktif yükleri (küçük solenoid valfler) anahtarlaması gereken bir PLC için dijital bir G/Ç modülü tasarlanması.

Bileşen Seçimi: EL406A, 60V derecelendirmesi (24VDC'nin çok üzerinde) ve düşük açık direnci nedeniyle seçilmiştir. 200mA'de tipik gerilim düşümü sadece 200mA * 0.7Ω = 0.14V'dir ve güç dağılımı (0.2^2)*0.7 = 0.028W'dır, bu da ihmal edilebilir düzeydedir.

Giriş Devresi: PLC'nin dijital çıkışı 24VDC'dir. Seri bir direnç hesaplanır: R = (24V - 1.3V) / 0.01A = 2270Ω. Standart bir 2.2kΩ direnç seçilir, bu da IF ≈ 10.3mA sağlar ve maksimum IF(açık) değeri olan 5mA'nin güvenli bir şekilde üzerindedir.

Çıkış Devresi: Endüktif geri tepme voltajını sınırlamak ve EL406A'nın çıkışını korumak için solenoid bobinin hemen üzerine bir geri besleme diyotu (1N4007) yerleştirilmiştir. Diyot katodu pozitif beslemeye, anodu SSR çıkışı/yük bağlantısına bağlanır.

PCB Yerleşimi: Pin 3 ve Pin 4, ısı dağılımına yardımcı olmak için PCB üzerindeki geniş bir bakır döküme bağlanmıştır, ancak bu durumda üretilen ısı minimal düzeydedir. İyi bir izolasyon sağlamak için giriş ve çıkış izleri ayrı tutulmuştur.

Bu tasarım, küçük bir elektromekanik röleye kıyasla sağlam, uzun ömürlü ve sessiz bir anahtarlama çözümü sunar.

11. Çalışma Prensibi

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. Teknoloji Trendleri

Katı hal röleleri, EL4XXA-G'nin teknolojisiyle ilgili olarak birkaç önemli yönde gelişmeye devam etmektedir:

• Daha Düşük Açık Durum Direnci (Rd(ON)): MOSFET ve paketleme teknolojisindeki ilerlemeler, belirli bir voltaj değeri ve paket boyutu için Rd(ON)'u istikrarlı bir şekilde düşürerek, daha küçük alanlarda daha yüksek akım anahtarlamayı ve daha düşük kayıpları mümkün kılmaktadır.
• Daha Yüksek Entegrasyon: Eğilimler, giriş tarafı sürücülerini (sabit akım kaynakları, mantık seviyesi çeviriciler) ve çıkış tarafı koruma özelliklerini (aşırı gerilim kıskaçları, aşırı sıcaklık kapanması) SSR paketine entegre etmeyi içerir, böylece harici devreler basitleştirilir.
• Geliştirilmiş Termal Performans: Açık termal pedlere sahip yeni paket tasarımları (örneğin, alt kısmında ped bulunan DIP paketleri), ısının PCB'ye çok daha verimli bir şekilde aktarılmasını sağlayarak aynı silikon için sürekli akım kapasitesini önemli ölçüde artırır.
• Daha Geniş Voltaj Aralıkları: Yenilenebilir enerji ve elektrikli araçlardaki uygulamaların etkisiyle, daha yüksek voltajları (1kV+) bloke edebilen cihazlar kompakt paketlerde giderek daha yaygın hale geliyor.
• Güvenlik ve Uyumluluğa Odaklanma: EL4XXA-G'de olduğu gibi, en son uluslararası güvenlik standartlarına (UL, VDE, CQC), çevre düzenlemelerine (halojensiz, RoHS) ve güvenilirlik için otomotiv sınıfı niteliklere uyma konusunda giderek artan bir vurgu bulunmaktadır.

EL4XXA-G serisi, fotovoltaik MOSFET SSR teknolojisinin olgun ve güvenilir bir uygulamasını temsil eder; güvenli, izole ve güvenilir düşük-orta güç anahtarlama gerektiren çok çeşitli endüstriyel ve ticari kontrol uygulamaları için oldukça uygundur.