6-Pin DIP Fotodarlington Optokuplör Veri Sayfası - TIL113, 4NXX, H11BX Serisi - 5000Vrms İzolasyon - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

TIL113, 4NXX ve H11BX serileri, fotodarlington optokuplör (optik izolatör) aileleridir. Her bir cihaz, bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) ile optik olarak bağlanmış bir fotodarlington transistör dedektöründen oluşur. Bu yapılandırma, yüksek akım transfer oranı (CTR) sağlar ve bu da onları düşük akımlı kontrol sinyallerini daha yüksek akımlı yüklerle arayüzlemek için uygun kılar. Cihazlar, kompakt bir 6-pinli Çift Sıralı Paket (DIP) içinde yer alır ve standart delikli montaj, geniş bacak aralığı ve yüzey montaj teknolojisi (SMD) seçenekleri mevcuttur. Bu serinin temel avantajı, giriş ve çıkış devreleri arasındaki yüksek elektriksel izolasyondur (5000 V_rms). Bu özellik, farklı toprak potansiyellerine sahip sistemlerde güvenlik ve gürültü bağışıklığı için kritik öneme sahiptir.

2. Temel Özellikler ve Onaylar

Bu seri, zorlu uygulamalarda sağlam ve güvenilir çalışma için birkaç önemli özellik sunar. 5000 V_rms yüksek izolasyon voltajı ve 7.62 mm'yi aşan kaçak mesafesi, yüksek gerilim ortamlarında güvenli çalışmayı garanti eder. Bu cihazlar, +110°C'ye kadar genişletilmiş bir çalışma sıcaklığı aralığı için derecelendirilmiştir. Ayrıca, ürün serisi, UL, cUL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO ve CQC onayları dahil olmak üzere başlıca uluslararası güvenlik ve çevre standartlarına uygundur. Cihazlar aynı zamanda AB REACH düzenlemelerine uyumludur ve RoHS uyumlu versiyonlarda mevcuttur.

3. Uygulama Alanları

Bu optokuplörler, elektriksel izolasyon ve sinyal kuplajının gerekli olduğu geniş bir uygulama yelpazesi için tasarlanmıştır. Tipik kullanımları şunları içerir:

• Düşük güçlü lojik devre arayüzlemesi ve seviye kaydırma.
• Sinyal izolasyonu için telekomünikasyon ekipmanları.
• Taşınabilir ve pil ile çalışan elektronik cihazlar.
• Endüstriyel kontrol sistemleri, güç kaynakları ve ölçüm ekipmanları gibi farklı elektriksel potansiyeller ve empedanslarda çalışan arayüzleme ve kuplaj sistemleri.

4. Bacak Yapılandırması ve Şematik

Cihazlar standart bir 6-pin DIP yapılandırması kullanır. Bacak bağlantıları aşağıdaki gibidir:

• Bacak 1: Giriş LED'inin anodu.
• Bacak 2: Giriş LED'inin katodu.
• Bacak 3: Bağlantı Yok (NC).
• Bacak 4: Çıkış fotodarlington transistörünün emitörü.
• Bacak 5: Çıkış fotodarlington transistörünün kollektörü.
• Bacak 6: Çıkış fotodarlington transistörünün beyzi (genellikle açık bırakılır veya hızlandırma devreleri için bağlanır).

Dahili şematik, 1 ve 2 numaralı bacaklar arasına bağlı kızılötesi LED'i ve 4 (Emitör), 5 (Kollektör) ve 6 (Beyz) numaralı bacaklar arasına bağlı fotodarlington transistörü gösterir.

5. Mutlak Maksimum Değerler

Bu sınırların ötesindeki stresler, cihaza kalıcı hasar verebilir. Aksi belirtilmedikçe, tüm derecelendirmeler ortam sıcaklığında (T_a) 25°C olarak belirtilmiştir.

• Giriş (LED):İleri Akım (I_F): 60 mA; Tepe İleri Akım (I_FP, 1µs darbe): 1 A; Ters Gerilim (V_R): 6 V; Güç Dağılımı (P_D): 120 mW (T_a= 100°C üzerinde 3.8 mW/°C ile azaltma gerekir).
• Çıkış (Transistör):Güç Dağılımı (P_C): 150 mW (T_a= 80°C üzerinde 6.5 mW/°C ile azaltma gerekir); Kollektör-Emitör Gerilimi (V_CEO): 55 V; Kollektör-Beyz Gerilimi (V_CBO): 55 V; Emitör-Kollektör Gerilimi (V_ECO): 7 V; Emitör-Beyz Gerilimi (V_EBO): 7 V.
• Cihaz Toplamı:Toplam Güç Dağılımı (P_TOT): 200 mW; İzolasyon Gerilimi (V_ISO): 5000 V_rms(AC, 1 dakika, %40-60 nem).
• Sıcaklık:Çalışma Sıcaklığı (T_OPR): -55°C ila +100°C; Depolama Sıcaklığı (T_STG): -55°C ila +125°C; Lehimleme Sıcaklığı (T_SOL): 260°C (10 saniye için).

6. Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, normal çalışma koşullarında, tipik olarak T_a=25°C'de elektriksel ve optik performansı tanımlar.

6.1 Giriş Karakteristikleri (LED)

• İleri Gerilim (V_F): Tipik 1.2V, Maksimum 1.5V (I_F= 10mA'de, H11B3 için 50mA).
• Ters Akım (I_R): Maksimum 10 µA (V_R= 6V'de).
• Giriş Kapasitansı (C_in): Tipik 50 pF (V=0, f=1MHz'de).

6.2 Çıkış Karakteristikleri (Fotodarlington)

• Kollektör-Emitör Karanlık Akımı (I_CEO): Maksimum 100 nA (V_CE= 10V'de).
• Kollektör-Emitör Çökme Gerilimi (BV_CEO): Minimum 55 V (I_C=1mA'de).
• Kollektör-Beyz Çökme Gerilimi (BV_CBO): Minimum 55 V (I_C=0.1mA'de).
• Emitör-Kollektör Çökme Gerilimi (BV_ECO): Minimum 7 V (I_E=0.1mA'de).

6.3 Transfer Karakteristikleri

Bu parametreler, kuplaj verimliliğini ve anahtarlama performansını tanımlar.

• Akım Transfer Oranı (CTR):Bu, çıkış kollektör akımının giriş LED ileri akımına oranıdır, yüzde olarak ifade edilir. Parça numarasına göre değişir:
  • 4N32, 4N33, H11B1: CTR ≥ %500 (I_F=10mA, V_CE=10V veya I_F=1mA, V_CE=5V'de).
  • 4N29, 4N30: CTR ≥ %100.
  • 4N31, H11B3, H11B255: CTR ≥ %100.
  • H11B2: CTR ≥ %200.
  • TIL113: CTR ≥ %300 (I_F=10mA, V_CE=1V'de).
• Kollektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(sat)):Seriye bağlı olarak maksimum 1.0V ila 1.2V, belirtilen I_F ve I_C conditions.
• koşullarında._IOİzolasyon Direnci (R):¹¹Minimum 10_IOΩ (V
• =500V DC'de)._IOGiriş-Çıkış Kapasitansı (C):_IOTipik 0.8 pF (V
• =0, f=1MHz'de).Anahtarlama Süreleri:_{Açılma süresi (t}on_{) ve kapanma süresi (t}off_CC), farklı seriler için belirli test koşullarında (V_F=10V, belirtilen I_L ve yük direnci R_{=100Ω ile) belirtilmiştir. Örneğin, H11Bx serisi için t}on _{tipik 25µs ve t}off

tipik 18µs'dir. 4Nxx ve TIL113 serileri daha hızlı açılma süresine (maks 5µs) ancak potansiyel olarak daha yavaş kapanma süresine (bazı varyantlar için 100µs'ye kadar) sahiptir.

7. Performans Eğrileri ve Anahtarlama Karakteristikleri_rVeri sayfası tipik performans eğrilerini içerir (sağlanan metinde ayrıntılı olmasa da). Bu eğriler genellikle CTR ile sıcaklık, ileri akım veya kollektör akımı arasındaki ilişkiyi gösterir. Tasarımcıların standart dışı koşullar altındaki performans sapmalarını anlaması için gereklidir. Bir anahtarlama süresi test devresi tanımlanmıştır; LED'i süren giriş darbesini ve kollektördeki ortaya çıkan çıkış darbesini gösterir. Yükselme süresi (t_f), düşme süresi (t_{), açılma gecikmesi (t}on_{) ve kapanma gecikmesi (t}off

) gibi ana zamanlama parametreleri, ilgili darbelerin %10 ve %90 noktaları arasında ölçülür.

8. Mekanik ve Paket Bilgileri

• Cihazlar, farklı montaj süreçlerine uyacak şekilde çeşitli paket varyantlarında sunulur.Standart DIP Tipi:
• Klasik delikli montaj paketi.M Tipi Seçeneği:
• Geniş bir bacak bükümüne sahiptir, daha fazla kaçak mesafesi veya daha kolay manuel takma gerektiren uygulamalar için 0.4 inç (yaklaşık 10.16mm) bacak aralığı sağlar.S Tipi Seçeneği:
• Reflö lehimleme için yüzey montaj bacak formu.S1 Tipi Seçeneği:

Alçak profilli bir yüzey montaj bacak formu varyantı.

Her paket tipi için ayrıntılı ölçülü çizimler sağlanır; gövde uzunluğu, genişlik, yükseklik, bacak aralığı ve bacak boyutlarını içerir. Yüzey montaj seçenekleri için önerilen pad düzeni de PCB montajı sırasında güvenilir lehim bağlantısı oluşumunu sağlamak için dahil edilmiştir.

9. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Mutlak maksimum değer, 10 saniye için 260°C'lik bir lehimleme sıcaklığı belirtir. Bu, reflö veya dalga lehimleme süreçleri için kritik bir parametredir. Tasarımcılar, montaj sırasındaki termal profilin bu sınırı aşmamasını sağlamalıdır; aksi takdirde dahili yarı iletken çip veya plastik pakete zarar verebilir. Yüzey montaj varyantları için, önerilen pad düzenine uymak, "mezar taşı" efekti veya zayıf lehim bağlantılarını önlemek için çok önemlidir. Kullanımdan önce cihaz bütünlüğünü korumak için, depolama sıcaklığı derecelendirmesine (-55°C ila +125°C) uygun uygun depolama koşulları sağlanmalıdır.

10. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Parça numaralandırma sistemi, seriyi, belirli parça numarasını, bacak formu seçeneğini, bant & makara seçeneğini ve isteğe bağlı güvenlik sertifikasını belirtmek üzere yapılandırılmıştır.Parça Numarası Formatı:

• [Seri][ParçaNo][BacakForm][BantMakara]-[Güvenlik]
• Seri: 4NXX, H11BX veya TIL113.
• ParçaNo: 4NXX için: 29,30,31,32,33. H11BX için: 1,2,3,255.
• BacakForm (Y): S (SMD), S1 (Alçak profilli SMD), M (Geniş bacak) veya hiçbiri (Standart DIP).
• BantMakara (Z): TA, TB (SMD seçenekleri için) veya hiçbiri.

Güvenlik (V): İsteğe bağlı VDE sertifikası.

• Paketleme Miktarları:
• Standart DIP ve M seçenekleri: Tüp başına 65 birim.

TA/TB ile S ve S1 seçenekleri: Makara başına 1000 birim.

11. Uygulama Tasarımı Hususları_CEOBu fotodarlington optokuplörlerle tasarım yaparken, birkaç faktör göz önünde bulundurulmalıdır. Yüksek CTR, çıkış transistörünün nispeten düşük LED akımı ile doyuma sürülmesine izin verir; bu, mikrodenetleyicilerle arayüzleme için faydalıdır. Ancak, fotodarlington yapısı doğası gereği fototransistör veya foto-IC kuplörlere kıyasla daha yavaş anahtarlama hızlarına sahiptir; bu da onları daha düşük frekanslı uygulamalar (tipik olarak yük koşullarına bağlı olarak onlarca kHz aralığına kadar) için daha uygun kılar. Beyz bacağı (Bacak 6), bazı fotogenerasyonlu beyz akımını toprağa yönlendirmek için harici bir direnç bağlamak için kullanılabilir; bu, CTR'de bir azalma pahasına kapanma süresini önemli ölçüde iyileştirebilir. Tasarımcı, çıkış transistörünün gerilim derecelendirmelerinin (V_CBO, V_F) yük devresi tarafından aşılmadığından emin olmalıdır. Giriş LED'i ile seri olarak her zaman bir akım sınırlama direnci gereklidir. Değer, besleme gerilimi, istenen I_F.

ve LED'in V

değerine göre hesaplanır.

12. Teknik Karşılaştırma ve Seçim Rehberi

Bu seri içindeki temel farklılık Akım Transfer Oranı'dır (CTR). 4N32/33 ve H11B1 gibi parçalar çok yüksek hassasiyet (CTR ≥ %500) sunar; bu da onları sürücü sinyalinin çok zayıf olduğu uygulamalar için ideal kılar. 4N29/30 ve H11B2 orta hassasiyet sunar. 4N31, H11B3 ve H11B255 standart %100 CTR sağlar. TIL113, %300 ile iyi bir denge sunar. DIP ve SMD paketleri arasındaki seçim, üretim sürecine bağlıdır. Geniş bacaklı (M) seçeneği, PCB üzerinde artırılmış kaçak mesafesi gerektiren yüksek gerilim uygulamaları için faydalıdır. Daha basit fototransistör kuplörlere kıyasla, fotodarlingtonlar çok daha yüksek kazanç sağlar ancak daha yavaştır. Çok yüksek hızlı dijital izolasyon için, dijital izolatörler veya mantık kapı çıkışlı daha hızlı optokuplörler gibi diğer teknolojiler daha uygun olacaktır.

13. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Fotodarlington'un standart bir fototransistöre göre ana avantajı nedir?

C: Temel avantajı, genellikle 10 ila 100 kat daha yüksek olan akım transfer oranıdır (CTR). Bu, çok küçük bir giriş LED akımının çok daha büyük bir çıkış akımını kontrol edebileceği anlamına gelir; bu da sürücü devresini basitleştirir.

S: Fotodarlington'lar için anahtarlama süreleri neden daha yavaştır?

C: Darlington çifti yapılandırması, ekstra bir transistör aşamasına sahiptir; bu da yük depolamayı artırır ve özellikle kapanma sırasında anahtarlama hızını azaltır.

S: Fotodarlington'un kapanma süresini nasıl iyileştirebilirim?_{C: Beyz bacağı (6) ile emitör bacağı (4) arasına harici bir direnç (genellikle 10kΩ ila 100kΩ aralığında) bağlamak, depolanan yükü boşaltmak için bir yol sağlayacak ve kapanma süresini önemli ölçüde azaltacaktır.}S: 5000 V

rms

izolasyon derecelendirmesi tasarımım için ne anlama geliyor?

C: Bu derecelendirme, cihazın giriş ve çıkış tarafları arasında bir dakika boyunca 5000 Volt AC potansiyel farkına dayanabileceğini ve çökme olmadan çalışabileceğini belgeler. Sisteminiz için güvenlik bariyerini tanımlar; kullanıcıları ve düşük gerilimli devreleri yüksek gerilim hatalarından korur.

S: Bunları AC giriş sinyalleri için kullanabilir miyim?

C: Giriş bir LED'dir, yani bir diyottur. Sadece bir AC sinyalin pozitif yarım döngüsü sırasında iletir. Gerçek AC giriş algılama için, bir köprü doğrultucu veya özel bir AC-girişli optokuplör gereklidir.14. Tasarım ve Kullanım Örnekleri_FÖrnek 1: Mikrodenetleyici Röle Sürücüsü:

Yaygın bir kullanım, 3.3V veya 5V'luk bir mikrodenetleyiciyi 12V veya 24V'luk bir röle bobininden izole etmektir. Mikrodenetleyici GPIO pini, bir akım sınırlama direnci (örneğin, 5V besleme ve ~10mA I için 220Ω) üzerinden LED tarafını sürer. Fotodarlington'un kollektörü röle bobinine, emitörü ise toprağa bağlanır. Röle bobinine paralel bir geri tepme diyotu yerleştirilmelidir. Yüksek CTR, mikrodenetleyici pininin sadece makul bir akım sağlayabilse bile rölenin tamamen enerjilenmesini sağlar.

Örnek 2: Şebeke Gerilimi Sıfır Geçiş Algılama:Doğrudan şebekeye bağlantı için olmasa da, bu kuplörler, anahtarlamalı güç kaynağının izole geri besleme yolunda veya daha yüksek gerilimli, izole bir sinyalin düşük gerilimli bir lojik devreye iletilmesi gereken sıfır geçiş algılama devresinde kullanılabilir. Burada yüksek izolasyon gerilimi kritiktir.

Örnek 3: Endüstriyel Dijital Giriş Modülü:

Bir PLC giriş modülünde, bu optokuplörler, saha sensör sinyallerini (örneğin, 24V DC yakınlık anahtarları) dahili lojik devreden izole edebilir; gürültü bağışıklığı sağlar ve merkezi denetleyiciyi saha tarafındaki gerilim geçici durumlarından korur._F15. Çalışma Prensibi_CTemel prensip elektro-optik-elektriksel dönüşümdür. Giriş kızılötesi LED'ine bir ileri akım (I

) uygulandığında, fotonlar (ışık) yayar. Bu ışık, paket içindeki şeffaf bir yalıtım boşluğundan geçer ve çıkış silikon fotodarlington transistörünün beyz bölgesine çarpar. Emilmiş fotonlar elektron-delik çiftleri oluşturur; bu da darlington çiftinin ilk transistörü için beyz akımı görevi gören bir fotoakım oluşturur. Bu küçük fotoakım, iki transistörün yüksek kazancı ile yükseltilir; bu da harici bir yükü anahtarlayabilen çok daha büyük bir kollektör akımı (I

) ile sonuçlanır. Anahtar nokta, giriş ve çıkış arasındaki tek bağlantının ışık demeti olmasıdır; bu da elektriksel izolasyonu sağlar.