Katı Hal Rölesi 8-Pin DIP 2-Kanal Veri Sayfası - 8-Pin DIP Paketi - 400V/600V Dayanım - 120mA/50mA Yük - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

EL840A ve EL860A, kompakt bir 8-pin DIP formatında paketlenmiş, genel amaçlı, çift kanallı katı hal röleleridir (SSR). Bu cihazlar, giriş tarafında optik olarak izole edilmiş bir AlGaAs kızılötesi LED ve çıkış tarafında yüksek voltajlı bir çıkış dedektör devresine sahip bir optik kuplaj mekanizması kullanır. Çıkış dedektörü, MOSFET anahtarları süren bir fotovoltaik diyot dizisinden oluşur. Bu konfigürasyon, iki bağımsız Form A (normalde açık) elektromekanik rölenin elektriksel işlevselliğini sağlar ve mekanik muadillerine kıyasla üstün güvenilirlik, daha uzun ömür ve daha hızlı anahtarlama sunar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu SSR serisinin birincil avantajları katı hal tasarımından kaynaklanır. Temel faydalar arasında hareketli parçaların tamamen yokluğu yer alır; bu, kontak sıçramasını, ark oluşumunu ve mekanik aşınmayı ortadan kaldırarak son derece uzun çalışma ömrü ve yüksek güvenilirlik sağlar. Giriş ve çıkış arasındaki optik izolasyon, 5000 Vrms'lik yüksek bir izolasyon voltajı sağlayarak sistem güvenliğini ve gürültü bağışıklığını artırır. Cihazlar, yüksek hassasiyet ve hızla düşük seviyeli analog sinyalleri kontrol etmek üzere tasarlanmıştır. Kompakt 8-pin DIP ayak izleri, yüksek yoğunluklu PCB düzenleri için uygundur. Hedef uygulamalar arasında, sinyallerin veya düşük güçlü yüklerin güvenilir, hızlı ve izole anahtarlanmasının gerektiği endüstriyel otomasyon, telekomünikasyon ekipmanları, bilgisayar çevre birimleri ve yüksek hızlı kontrol makineleri yer alır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

EL840A ve EL860A'nın performansı, kapsamlı bir elektriksel, optik ve termal parametre seti ile tanımlanır. Bu özellikleri anlamak, doğru devre tasarımı ve güvenilir çalışma için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Giriş (LED Tarafı):Maksimum sürekli ileri akım (I_F) 50 mA'dır. 5V'a kadar bir ters voltaj (V_R) uygulanabilir. Darbe koşullarında (100Hz, %%0.1 görev döngüsü) 1A'lik bir tepe ileri akımına (I_FP) izin verilir. Giriş güç dağılımı (P_in) 75 mW'ı aşmamalıdır.
• Çıkış (MOSFET Tarafı):EL840A ve EL860A arasındaki kritik bir fark, çıkış voltajı ve akım değerleridir. EL840A'nın delinme voltajı (V_L) 400V ve sürekli yük akımı (I_L) değeri 120 mA'dır. EL860A, daha yüksek 600V'luk bir delinme voltajı için derecelendirilmiştir ancak sürekli akımı daha düşük olup 50 mA'dır. Tasarımcılar, spesifik voltaj ve akım gereksinimlerine göre modeli seçmelidir. Darbe yük akımı (I_LPeak) EL840A için 300 mA, EL860A için 150 mA'dır (100ms süreyle). Çıkış güç dağılımı (P_out) 800 mW ile sınırlıdır.
• İzolasyon ve Termal:Giriş ve çıkış arasındaki izolasyon voltajı (V_iso) 5000 Vrms'dir (1 dakika test edilmiştir). Cihaz -40°C ila +85°C ortam sıcaklığı aralığında çalışabilir ve -40°C ila +125°C arasında depolanabilir. Reflow işlemleri sırasında lehimleme sıcaklığı 10 saniyeden fazla 260°C'yi aşmamalıdır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Genellikle 25°C'de belirtilen bu parametreler, SSR'nin çalışma davranışını tanımlar.

• Giriş Karakteristikleri:Giriş LED'inin ileri voltajı (V_F), 10mA sürme akımında tipik olarak 1.18V, maksimum 1.5V'dir. Ters kaçak akım (I_R), 5V ters öngerilimde maksimum 1 µA'dır.
• Çıkış Karakteristikleri:Kapalı durum kaçak akımı (I_leak) son derece düşüktür; giriş LED'i kapalıyken ve çıkış maksimum derecelendirilmiş voltajındayken maksimum 1 µA'dır. Açık direnç (R_d(ON)), voltaj düşüşünü ve güç kaybını etkileyen anahtar bir parametredir. EL840A'nın tipik R_d(ON) değeri 20Ω (maks 30Ω) iken, EL860A'nın maksimum yükte 10mA giriş akımı ile sürüldüğünde tipik değeri 40Ω (maks 70Ω) olarak belirtilmiştir.
• Transfer Karakteristikleri:Bu, giriş ve çıkış arasındaki ilişkiyi tanımlar. Çıkış MOSFET'lerini tamamen aktifleştirmek için gereken LED açma akımı (I_F(on)) her iki model için maksimum 5mA'dır (tipik 3mA). LED kapama akımı (I_F(off)) minimum 0.4mA'dır; bu değerin altında çıkışın kapalı olacağı garanti edilir. Bu, giriş akımı histerezisini tanımlar.
• Anahtarlama Hızı:Açılma süresi (T_on), giriş akımının uygulanmasından çıkışın açık durum değerinin %%90'ına ulaşmasına kadar olan gecikmedir. EL840A için tipik olarak 0.4ms (maks 3ms), EL860A için ise tipik olarak 1.4ms (maks 3ms) olarak belirtilmiştir. Kapanma süresi (T_off) her iki model için tipik olarak 0.05ms (maks 0.5ms) olarak belirtilmiştir. Bunlar bir SSR için nispeten hızlıdır ve birçok sinyal anahtarlama uygulamasına uygundur.
• İzolasyon Parametreleri:İzolasyon direnci (R_I-O) 500V DC'de minimum 5 x 10¹⁰Ω'dur. İzolasyon kapasitansı (C_I-O) maksimum 1.5 pF'dir; bu, yüksek frekanslı gürültü kuplajı değerlendirmeleri için önemlidir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel verilere atıfta bulunulsa da (Tipik Elektro-Optik Karakteristik Eğrileri, Açılma/Kapanma Süresi diyagramları), metinsel veriler anahtar eğilimlerin analizine olanak tanır. Giriş LED'i için ileri akım ve ileri voltaj arasındaki ilişki standart bir diyot üstel eğrisini takip edecektir. Açık direnç belirli bir koşulda belirtilmiştir; pozitif bir sıcaklık katsayısına sahip olacaktır, yani çıkış MOSFET'lerinin jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe artacaktır. Anahtarlama süreleri yüke bağımlıdır; belirtilen süreler dirençli bir yük (R_L= 200Ω) içindir. Kapasitif veya endüktif yükler bu süreleri etkileyebilir, potansiyel olarak koruma ve zamanlama kararlılığı için sönümleme ağları gerektirebilir.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Pin Konfigürasyonu ve Şematik

Cihaz standart bir 8-pin DIP pinout kullanır. Pin 1 ve 3, iki bağımsız giriş LED'inin anotlarıdır. Pin 2 ve 4, karşılık gelen katotlardır. Çıkış tarafı, iki bağımsız MOSFET anahtarından oluşur. Her kanal için, drain ve source terminalleri, dahili şemaya göre pin 5, 6, 7 ve 8'e bağlanır ve bir SPST anahtarı olarak esnek bağlantıya izin verir.

4.2 Paket Boyutları ve Seçenekler

Ürün iki ana paket stiliyle sunulur: delikli bacaklara sahip birStandart DIP Tipive yüzey montajlı bir bacak formu (alçak profil) olanS1 Tipi Seçeneği. Her ikisi için de gövde uzunluğu, genişliği, yüksekliği, bacak aralığı (DIP için standart 2.54mm) ve bacak boyutlarını içeren detaylı boyut çizimleri sağlanmıştır. SMD seçeneği için, güvenilir lehimleme ve mekanik dayanım sağlamak amacıyla önerilen bir pad düzeni de sağlanmıştır.

4.3 Polarite ve Cihaz İşaretlemesi

Cihaz üst yüzeyinde işaretlenmiştir. İşaretleme şu formattadır: "EL" (üretici tanımlayıcı), ardından parça numarası (örn., 860A), tek haneli bir yıl kodu (Y), iki haneli bir hafta kodu (WW) ve isteğe bağlı olarak VDE onaylı versiyonları belirten bir "V". Genellikle paket gövdesinde bir nokta veya çentikle işaretlenen pin 1'in doğru tanımlanması, doğru yönlendirme için esastır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Yüzey montajlı montajlar için, hasarı önlemek amacıyla belirli bir reflow sıcaklık profili takip edilmelidir. Profil IPC/JEDEC J-STD-020D ile uyumludur. Anahtar parametreler şunlardır: 150°C'den 200°C'ye 60-120 saniye üzerinde bir ön ısıtma aşaması, maksimum 3°C/saniye ısınma hızı, likidüs üzerinde (217°C) 60-100 saniye süre ve maksimum 30 saniye için 260°C'lik bir tepe paket gövde sıcaklığı. Bu koşullar, dahili yarı iletken jonksiyonları aşırı termal strese maruz bırakmadan uygun lehim bağlantısı oluşumunu sağlar.

5.2 Kullanım Önlemleri

Birkaç önemli tasarım hususu vurgulanmıştır. Voltaj, akım ve güç için mutlak maksimum değerler asla aşılmamalıdır. Çıkış MOSFET'leri doğası gereği voltaj geçici durumlarına veya endüktif geri tepmelere karşı korumalı değildir; sert elektriksel ortamlarda sönümleyiciler veya TVS diyotları gibi harici koruma bileşenleri gerekli olabilir. Paketin düşük termal kütlesi, özellikle maksimum yük akımlarına yakın çalışırken veya yüksek ortam sıcaklıklarında, güç dağılımına ve ısı emici için yeterli PCB bakır alanına dikkat edilmesi gerektiği anlamına gelir.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Model Numaralandırma Sistemi

Parça numarası şu yapıyı takip eder: EL8XXA(Y)(Z)-V.

• XX:Parça numarasını belirtir, ya 40 (EL840A) ya da 60 (EL860A) olabilir; voltaj/akım derecelendirmesini tanımlar.
• Y:Bacak formu seçeneği. "S1" yüzey montajlı bacak formunu belirtir. Atlanması standart delikli DIP'yi gösterir.
• Z:Otomatik montaj için bant ve makara seçeneği (TA, TB, TU, TD). Atlanması tüp paketlemeyi gösterir.
• V:VDE güvenlik onaylı seçeneğini belirten sonek.

6.2 Paketleme Özellikleri

Standart DIP versiyonu, 45 birim tutan tüplerde tedarik edilir. Yüzey montajlı seçenekler (TA veya TB bantlı S1), her biri 1000 birimlik makaralarda tedarik edilir. Otomatik pick-and-place ekipmanları ile uyumluluk için kritik olan, cep boyutu (A, B), cep derinliği (D0, D1), besleme deliği aralığı (P0) ve makara genişliği (W) dahil detaylı bant boyutları sağlanmıştır.

7. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

SSR iki ana konfigürasyonda kullanılabilir: iki bağımsız tek kutuplu tek atışlı (SPST) anahtar olarak veya çıkışları uygun şekilde bağlayarak tek bir Form A değiştirme veya diğer konfigürasyon olarak. Giriş LED'i tipik olarak bir dijital mantık kapısı veya bir transistör tarafından sürülür; besleme voltajı ve istenen LED akımına (örn., tam çıkış aktivasyonu için 10-20 mA) dayalı olarak hesaplanan bir akım sınırlama direnci kullanılır. Çıkış, voltaj ve akım derecelendirmeleri dahilinde DC veya AC yükleri anahtarlayabilir. AC yükler için, MOSFET gövde diyotları yarım döngüler sırasında iletkenlik sağlayacaktır, bu nedenle cihaz esasen çift yönlü bir anahtardır.

7.2 Tasarım Hususları

• Isı Yönetimi:Güç dağılımını P_diss= I_L²* R_d(ON) olarak hesaplayın. Toplam cihaz dağılımının (P_T= maks 850mW) aşılmadığından emin olun. Isı emici olarak yeterli PCB bakır alanı kullanın.
• Yük Uyumluluğu:SSR dirençli yükler için idealdir. Kapasitif yükler için, ani akım I_LPeak değerini aşabilir. Endüktif yükler için, kapatma sırasında oluşan voltaj sivrilerini sınırlamak amacıyla bir sönümleme ağı (yük üzerinden RC veya bir geçici voltaj bastırıcı) kullanın.
• Giriş Sürücüsü:Güvenilir açılma için giriş akımının I_F(on) değerini aştığından ve güvenilir kapanma için I_F(off) değerinin altına düştüğünden emin olun. Eşik akımlarına yakın yavaş giriş sinyal kenarlarından kaçının.
• İzolasyon Bütünlüğü:PCB üzerinde giriş ve çıkış devreleri arasında yüksek izolasyon derecelendirmesini korumak için uygun kaçak yolu ve hava aralığı mesafelerini koruyun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Seçim Kılavuzu

Bu seri içindeki anahtar farklılaştırıcı, voltaj ve akım kapasitesi arasındaki dengedir.EL840A, daha yüksek sürekli akım gerektiren (120mA'ya kadar) ancak daha düşük voltajda (400V) uygulamalar için optimize edilmiştir. Daha düşük bir açık dirence sahiptir, bu da daha az voltaj düşüşü ve güç kaybına yol açar.EL860A, daha yüksek bir blokaj voltajı (600V) gerektiren ancak daha düşük sürekli akımla (50mA) uygulamalar için tasarlanmıştır. Açık direnci daha yüksektir. Seçim, yükün tepe voltajı ve kararlı durum akımına dayanmalıdır. Önemli ani akıma sahip yükler (lamba veya kapasitörler gibi) için, EL840A'nın daha yüksek darbe akım derecelendirmesi (300mA'ya karşı 150mA) da belirleyici bir faktör olabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

9.1 Bu SSR AC yükleri anahtarlayabilir mi?

Evet. Çıkış MOSFET yapısı, doğal gövde diyotu sayesinde çift yönlü akım akışına izin verir. Bu nedenle, delinme voltajı (V_L) derecelendirmesi dahilinde AC voltajları anahtarlayabilir. Akım derecelendirmesi hem DC hem de AC'nin tepe değeri için geçerlidir.

9.2 Çıkış dedektöründeki fotovoltaik diyot dizisinin amacı nedir?

Fotovoltaik dizi, giriş tarafındaki kızılötesi LED tarafından aydınlatıldığında bir voltaj üretir. Bu voltaj, çıkış MOSFET'lerinin gate'lerini sürmek ve onları açmak için kullanılır. Bu yöntem, MOSFET gate'lerini öngerilimlendirmek için elektriksel bir bağlantı gerektirmediğinden tam galvanik izolasyon sağlar.

9.3 Girişi 5V bir mikrodenetleyici ile nasıl arayüzlerim?

Basit bir seri direnç kullanın. Örneğin, 5V'luk bir mikrodenetleyici GPIO pini, ~1.2V'luk bir LED V_F ve istenen 10mA'lık bir I_F ile, direnç değeri R = (5V - 1.2V) / 0.01A = 380Ω olacaktır. Standart bir 390Ω direnç uygun olacaktır. Mikrodenetleyicinin gerekli akımı sağlayabildiğinden emin olun.

9.4 EL860A'nın açılma süresi neden EL840A'dan daha uzundur?

Daha uzun tipik açılma süresi (1.4ms'ye karşı 0.4ms), büyük olasılıkla EL860A'daki daha yüksek voltajlı MOSFET'lerin dahili tasarımıyla veya 600V prosesi için optimize edilmiş fotovoltaik sürücü devresinin karakteristikleriyle ilgilidir.

10. Çalışma Prensibi

Cihaz, optik izolasyon ve fotovoltaik sürücü prensibiyle çalışır. Giriş AlGaAs kızılötesi LED'ine bir ileri akım uygulandığında, ışık yayar. Bu ışık bir izolasyon boşluğunu geçer ve çıkış tarafındaki bir fotovoltaik diyot dizisine çarpar. Dizi, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürerek, N-kanal MOSFET'lerin gate'lerini iletkenliğe sokacak kadar yeterli bir voltaj üretir. Bu, drain ve source terminalleri arasında düşük dirençli bir yol oluşturarak röle "kontak"ını kapatır. Giriş akımı kesildiğinde, ışık yayımı durur, fotovoltaik voltaj azalır ve MOSFET gate'leri deşarj olur, cihazlar kapanır ve devre açılır. Tüm süreç fiziksel temas veya manyetik kuplaj içermez, bu da uzun ömür ve yüksek gürültü bağışıklığı sağlar.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Bir veri toplama sisteminin analog girişinden 24V DC, 80mA'lik bir sensör sinyalini izole etmek.

Uygulama:120mA akım derecelendirmesi (marj sağlar) ve 400V voltaj derecelendirmesi (24V'u çok aşar) nedeniyle bir EL840A seçilir. Sensör çıkışı, 5V rayından 330Ω'luk bir direnç üzerinden SSR girişini sürer, LED'e ~11mA sağlar; bu, maksimum 5mA'lık I_F(on) değerinin çok üzerindedir. SSR çıkışı, 24V sensör sinyali ile veri toplama girişi arasına bağlanır. SSR kapalıyken mantık düşük durumunu tanımlamak için toplama girişine bir 10kΩ pull-down direnci yerleştirilir. Düşük kaçak akım (maks 1µA), SSR kapalıyken pull-down direnci üzerindeki hata voltajını minimumda tutar. Hızlı anahtarlama hızı (tipik 0.4ms), gerekirse hızlı örnekleme yapılmasına olanak tanır. 5000Vrms izolasyon, hassas toplama devresini sensör ortamındaki toprak döngülerinden veya geçici durumlardan korur.

12. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Katı hal röleleri, olgun ancak sürekli gelişen bir teknolojiyi temsil eder. Temel trend, daha yüksek entegrasyon, daha küçük paketler ve geliştirilmiş performans metriklerine doğrudur. Bu cihaz bir fotovoltaik MOSFET sürücüsü kullanırken, AC anahtarlama için fototriyak sürücüler kullananlar veya entegre koruma özelliklerine (aşırı akım, aşırı sıcaklık) sahip daha gelişmiş IC tabanlı tasarımlar gibi diğer teknolojiler de mevcuttur. Yüzey montajlı paketlere (S1 seçeneği gibi) doğru hareket, otomatik montaj ve azaltılmış kart alanı için endüstri çapındaki trendle uyumludur. Yüksek izolasyon voltajı ve çoklu uluslararası güvenlik onayları (UL, VDE vb.), özellikle endüstriyel ve tıbbi ekipmanlarda, küresel pazarlarda sistem güvenliği ve güvenilirliğinin artan önemini yansıtmaktadır. Gelecekteki gelişmeler, açık direnci daha da azaltmaya, yüksek frekanslı uygulamalar için anahtarlama hızlarını artırmaya ve aynı izole paket içinde daha akıllı kontrol ve izleme işlevlerini entegre etmeye odaklanabilir.