EL452-G Serisi 4-Pin SOP Yüksek Gerilimli Fotodarlington Optokuplör Veri Sayfası - 4.4x7.4x2.0mm Paket - VCEO 350V - CTR %1000 - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

EL452-G serisi, farklı potansiyellere sahip devreler arasında güvenilir sinyal iletimi için tasarlanmış yüksek gerilimli bir fotodarlington optokuplördür. Yüksek gerilimli bir darlington fototransistöre optik olarak bağlanmış bir kızılötesi yayan diyot entegre eder. Cihaz, alan kısıtlı yüzey montaj uygulamaları için uygun olan düşük 2.0mm profilli kompakt bir 4-pin Küçük Dış Hat Paketi (SOP) içinde yer alır. Ana işlevi, hassas devreleri yüksek gerilim geçici durumlarından ve toprak döngüsü sorunlarından korurken, kontrol veya veri sinyallerini iletmek için elektriksel izolasyon sağlamaktır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu bileşenin temel avantajları, şebeke güçlü devreler veya motor sürücüleri ile arayüz oluşturmak için hayati önem taşıyan 350V (V_CEO) yüksek kollektör-emiter gerilim derecesini içerir. Standart test koşullarında minimum %1000 olan çok yüksek bir akım transfer oranı (CTR) sunarak, mütevazı bir giriş akımından güçlü çıkış sinyal seviyeleri sağlar. Cihaz, giriş ve çıkış tarafları arasında 3750V_rms yüksek bir izolasyon gerilimine sahiptir ve katı güvenlik standartlarını karşılar. Ayrıca halojensizdir ve RoHS ve kurşunsuz direktiflere uygundur. Bu özellikler, telekomünikasyon ekipmanlarında (telefon setleri, santraller), endüstriyel sıra denetleyicilerinde, sistem cihazlarında, ölçüm aletlerinde ve farklı gerilim alanları arasında güvenli sinyal iletimi gerektiren her senaryo için ideal kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, cihazın mutlak maksimum değerleri ve elektro-optik karakteristiklerinde tanımlandığı şekilde elektriksel, optik ve termal özelliklerinin ayrıntılı, nesnel bir yorumunu sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Giriş ileri akımı (I_F) sürekli 60mA olarak derecelendirilmiştir, 10µs süre için kısa süreli tepe ileri akımı (I_FM) ise 1A'dır. Toplam güç dağılımı (P_TOT) 170mW'ı aşmamalıdır. Kritik çıkış parametresi, giriş LED'i kapalıyken çıkış transistörünün bloke edebileceği maksimum gerilim olan 350V kollektör-emiter gerilimidir (V_CEO). Bir dakika için 3750V_ISOrms _{izolasyon gerilimi (V}), dahili yalıtım bariyerinin dielektrik dayanımını belirtir. Cihaz -55°C ila +110°C sıcaklık aralığında çalışır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-optik karakteristikler, cihazın 25°C'de normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

2.2.1 Giriş Karakteristikleri (LED Tarafı)

Kızılötesi LED'in ileri gerilimi (V_F), 10mA ileri akımda tipik olarak 1.2V, maksimum 1.4V'dir. Bu düşük V_F, giriş tarafında daha düşük güç tüketimine katkıda bulunur. Ters kaçak akımı (I_R), 4V ters öngerilimde maksimum 10µA'dır.

2.2.2 Çıkış Karakteristikleri (Fototransistör Tarafı)

LED kapalıyken kaçak akım olan kollektör-emiter karanlık akımı (I_CEO), V_CE=200V'de maksimum 100nA olarak belirtilmiştir. Kollektör-emiter çökme gerilimi (BV_CEO) minimum 350V'dir, yüksek gerilim kapasitesini doğrular. Cihaz tamamen açıkken (I_{=20mA, I}=100mA), kollektör-emiter doyum gerilimi (V_FCE(sat)_C) tipik olarak 1.2V (maks 1.5V)'dir, iletim durumunda çıkış üzerindeki gerilim düşüşünü gösterir.

2.2.3 Transfer Karakteristikleri

Akım Transfer Oranı (CTR), çıkış kollektör akımının giriş ileri akımına oranı olarak tanımlanan ve yüzde olarak ifade edilen en kritik parametredir. EL452-G için, I_F=1mA ve V_CE=2V'de CTR minimum %1000, tipik olarak %2000'dir. Bu olağanüstü yüksek CTR, yüksek akım kazancı sağlayan ve küçük giriş akımlarının daha büyük çıkış akımlarını etkili bir şekilde kontrol etmesine izin veren bir darlington yapılandırmasının karakteristiğidir. Anahtarlama hızı, tipik olarak 80µs (maks 250µs) yükselme süresi (t_r) ve tipik olarak 10µs (maks 100µs) düşme süresi (t_f) ile karakterize edilir. Bu süreler, darlington yapısı ve fototransistörlerdeki doğal yük depolaması nedeniyle nispeten yavaştır, bu da cihazı düşük-orta frekanslı anahtarlama ve doğrusal analog uygulamalar için uygun kılar, ancak yüksek hızlı dijital izolasyon için değildir. Kesim frekansı (f_c) tipik olarak 7kHz'dir. İzolasyon direnci (R_IO) minimum 5×10¹⁰Ω'dur, mükemmel DC izolasyonu gösterir.

3. Performans Eğrisi Analizi

PDF tipik elektro-optik karakteristik eğrilerinin varlığını gösterse de, metin içeriğinde belirli grafikler (örneğin, CTR'ye Karşı İleri Akım, CTR'ye Karşı Sıcaklık, Kollektör Akımına Karşı Kollektör-Emiter Gerilimi) sağlanmamıştır. Tam bir veri sayfasında, bu eğriler tasarım için çok önemlidir. Genellikle CTR'nin artan sıcaklıkla nasıl bozulduğunu, çıkış akımının yüksek giriş akımlarında veya düşük kollektör-emiter gerilimlerinde nasıl doyduğunu ve LED için ileri gerilim ve akım arasındaki ilişkiyi gösterirler. Tasarımcılar, cihaz davranışını sadece 25°C tipik noktasında değil, tüm çalışma aralığı boyunca anlamak için bu grafiklere danışmalıdır.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları ve Bacak Yapılandırması

Cihaz 4-pin SOP paketi kullanır. Paket gövde boyutları yaklaşık 4.4mm uzunluk ve 7.4mm genişlikte olup, 2.0mm yükseklik profiline sahiptir. Bacak yapılandırması bu tür optokuplörler için standarttır: Bacak 1 LED Anodu, Bacak 2 LED Katodu, Bacak 3 Fototransistör Emiteri ve Bacak 4 Fototransistör Kollektörüdür. Güvenilir lehimleme ve mekanik stabilite sağlamak için yüzey montajı için önerilen bir pad düzeni sağlanmıştır.

4.2 Cihaz İşaretlemesi

Cihaz üst yüzeyinde bir kodla işaretlenmiştir. İşaretleme "EL" (üretici kodu), "452" (parça numarası), tek haneli bir yıl kodu, iki haneli bir hafta kodu ve isteğe bağlı VDE onayını belirten bir "V" içerir. Bu işaretleme, üretim tarihinin ve uyumluluğunun izlenebilirliğini sağlar.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Reflow Lehimleme Koşulları

Veri sayfası, termal hasarı önlemek için ayrıntılı reflow lehimleme profil özellikleri sağlar. Profil IPC/JEDEC J-STD-020D ile uyumludur. Ana parametreler şunlardır: 60-120 saniye boyunca 150°C'den 200°C'ye bir ön ısıtma aşaması, 260°C'yi aşmayan bir tepe gövde sıcaklığı (T_p) ve 60-100 saniye arasında sıvılaşma üzeri süre (217°C). Cihaz maksimum üç reflow döngüsüne dayanabilir. Dahili epoksi kapsülleme ve tel bağlarının bütünlüğünü korumak için bu profile uyulması kritiktir.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Sipariş Parça Numarası Sistemi

Parça numarası şu formattadır: EL452(Y)-VG. "Y" konumu şerit ve makara seçeneğini gösterir (TA, TB veya tüp paketleme için hiçbiri). "V", birimin VDE güvenlik onaylı olduğunu belirtir. "G" soneki ürünün halojensiz olduğunu gösterir. Örneğin, EL452TA-VG, TA yönlendirme şeridi ve makarasında tedarik edilen, VDE onaylı ve halojensiz olan cihazı ifade eder.

6.2 Şerit ve Makara Özellikleri

Cihaz, otomatik montaj için standart kabartmalı taşıyıcı şeritte mevcuttur. İki besleme yönü mevcuttur: Seçenek TA ve Seçenek TB. Şerit genişliği (W) 16.0mm, yuva aralığı (P₀) 4.0mm'dir ve makara tipik olarak 3000 birim tutar. Besleyici kurulumu için ayrıntılı şerit boyutları (A, B, D₀, vb.) sağlanmıştır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

EL452-G, yüksek V_CEO nedeniyle AC şebeke kontrol devrelerinde (örneğin, katı hal röleleri) triyak, tristör veya MOSFET sürmek için çok uygundur. Mikrodenetleyici arayüzlerinde gerilim seviyesi kaydırmak, analog sensör sinyalleri için izolasyon sağlamak ve anahtarlamalı güç kaynaklarında izole geri besleme döngüleri oluşturmak için kullanılabilir. Yüksek CTR'si, LED için ek bir sürücü transistörüne ihtiyaç duymadan doğrudan mikrodenetleyici GPIO pinlerinden (uygun bir akım sınırlama direnci ile) sürülmesine izin verir.

7.2 Tasarım Hususları ve Önlemler

Giriş Tarafı:LED ile her zaman ileri akımı güvenli bir değerle sınırlamak için bir seri direnç kullanılmalıdır, tipik olarak gereken CTR ve hıza bağlı olarak 1mA ile 20mA arasında. LED ters gerilime karşı hassastır; sürücü devresi ters öngerilim uygulayabiliyorsa, LED ile paralel bir koruma diyotu önerilir.
Çıkış Tarafı:Fotodarlington önemli miktarda akım çekebilir (150mA'ya kadar). Çıkış gerilim salınımını ayarlamak ve güç dağılımını sınırlamak için kollektör ile pozitif besleme rayı arasına bir yük direnci bağlanmalıdır. Darlington yapılandırması nedeniyle, doyum gerilimi (V_CE(sat)) tek bir transistöre göre daha yüksektir, bu da anahtarlama uygulamalarında çıkış gerilim salınımını azaltır. Tasarımcılar, CTR'nin sıcaklık ve ömür boyu bozulmasını hesaba katmalıdır; %20-50'lik bir tasarım marjı tavsiye edilir. Nispeten yavaş anahtarlama hızları, birkaç kilohertz'in üzerindeki yüksek frekanslı PWM veya veri iletişiminde kullanılmasını engeller.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

EL452-G, yüksek gerilim (350V), çok yüksek CTR (%1000 min) ve kompakt SOP paket kombinasyonu ile piyasada kendini farklılaştırır. Standart fototransistör kuplörlere (CTR'leri %50-600 olabilir) kıyasla, darlington yapılandırması çok daha yüksek hassasiyet sağlar. Diğer bazı fotodarlington'lara kıyasla, 3750Vrms izolasyon derecesi ve çoklu uluslararası güvenlik onayları (UL, CUL, VDE, SEMKO, vb.) onu güvenlik açısından kritik ve endüstriyel uygulamalar için sağlam bir seçim yapar. Halojensiz ve RoHS uyumu, modern çevre düzenlemeleriyle uyumludur.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: LED'i doğrudan 5V mantık çıkışından sürebilir miyim?
C: Evet, ancak seri direnci hesaplamalısınız. Örneğin, tipik V_F 1.2V ve 5V beslemeden istenen I_F 5mA ise: R = (5V - 1.2V) / 0.005A = 760Ω. Standart 750Ω direnç kullanın.

S: Maksimum anahtarlama frekansı nedir?
C: Pratik anahtarlama frekansı, yükselme ve düşme süreleri ile sınırlıdır. Kare dalga için muhafazakar bir tahmin 1/(t_r+t_f) ≈ 1/(250µs+100µs) ≈ 2.9kHz'dir. Güvenilir çalışma için, 1kHz altındaki frekanslar için tasarım yapın.

S: Sıcaklık performansı nasıl etkiler?
C: CTR tipik olarak artan sıcaklıkla azalır. Karanlık akım (I_CEO) sıcaklıkla artar. LED'in ileri gerilimi sıcaklıkla azalır. Tam sıcaklık aralığında kararlı çalışma için bu etkiler dikkate alınmalıdır.

S: Hızlandırma için harici bir baz bağlantısı mevcut mu?
C: Hayır. Bu harici baz ucu olmayan standart bir fotodarlington'dur. Anahtarlama hızı harici bileşenlerle iyileştirilemez.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:24V DC röle bobinini kontrol etmek için 3.3V mikrodenetleyici sinyalini izole etmek.
Uygulama:Mikrodenetleyici GPIO pini (3.3V), 470Ω direnç üzerinden LED'i sürerek I_F≈ (3.3V - 1.2V)/470Ω ≈ 4.5mA ayarlar. Röle bobini (24V, 50Ω bobin ≈ 480mA), 24V besleme ile EL452-G'nin kollektörü arasına bağlanır. Emiter toprağa bağlanır. Fotodarlington kapandığında gerilim sivrilerini bastırmak için röle bobini üzerine bir geri tepme diyotu yerleştirilmelidir. 4.5mA girişte, CTR, röle akımını çekebilecek doymuş bir çıkış sağlar, V_CE(sat) küçük bir gerilim düşüşüne neden olur. 350V V_CEO, 24V beslemeye ve herhangi bir endüktif sivriye karşı bol miktarda marj sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Cihaz, optik kuplaj prensibiyle çalışır. Giriş kızılötesi Işık Yayan Diyot (LED) üzerinden akım aktığında, foton yayar. Bu fotonlar şeffaf bir yalıtım boşluğundan geçer ve çıkış darlington fototransistör çiftinin baz bölgesine çarpar. Emilmiş fotonlar elektron-delik çiftleri oluşturur, darlington transistör çiftini açan bir baz akımı yaratır. Bu, LED akımıyla orantılı olarak (CTR tarafından tanımlanır) kollektörden emiter'e çok daha büyük bir akımın akmasına izin verir. Anahtar nokta, sinyalin ışıkla iletilmesidir, çünkü giriş ve çıkış devreleri arasında elektriksel bir bağlantı yoktur—yalnızca yalıtkan bir malzeme üzerinden optik bir yol vardır, bu da tam galvanik izolasyon sağlar.

12. Endüstri Trendleri ve Gelişmeler

Optokuplör pazarı gelişmeye devam etmektedir. Trendler arasında, geleneksel optokuplörlere kıyasla üstün hız, güç tüketimi ve gürültü bağışıklığı sunan CMOS ve RF teknolojisine dayalı daha yüksek hızlı dijital izolatörlerin geliştirilmesi yer alır. Ancak, EL452-G gibi fotodarlington ve fototransistör optokuplörleri, yüksek gerilim kapasitesi, yüksek akım çıkışı, basitlik, sağlamlık ve düşük-orta frekans izolasyonu için maliyet etkinliği gerektiren uygulamalarda güçlü konumlarını korumaktadır. Ayrıca, gelişen küresel standartları karşılamak için miniaturizasyon, daha yüksek entegrasyon (örneğin, birden fazla kanalı birleştirme), geliştirilmiş güvenilirlik ve gelişmiş güvenlik sertifikaları için sürekli bir baskı vardır. EL452-G'de görüldüğü gibi, halojensiz ve çevre dostu malzemelere geçiş, standart bir endüstri gereksinimidir.