ELQ3H4 Optokuplör Veri Sayfası - 16 Pinli SSOP Paket - AC Giriş - Akım Transfer Oranı %20-300 - Yalıtım Dayanımı 3750Vrms - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

ELQ3H4 serisi, güvenilir sinyal izolasyonu gerektiren yüksek yoğunluklu uygulamalar için tasarlanmış bir optik kuplör izolatör sınıfıdır. Temel bileşeni, bir galyum arsenit ışık yayan diyot ile bir silikon NPN fototransistörün optik olarak kuple edilmesinden oluşur ve tamamı kompakt bir 16-pin ultra ince küçük boyutlu paket içinde kapsüllenmiştir. Bu paketin önemli bir özelliği, fototransistör performansı üzerindeki ortam ışığı etkisini azaltarak gürültülü elektriksel ortamlarda sinyal bütünlüğünü artıran entegre bir ışık siperidir.

Cihaz, birçok uygulamada harici doğrultma devresine ihtiyaç duymadan doğrudan AC giriş sinyalini kabul edecek şekilde tasarlanmıştır. Temel değer önerisi, son derece küçük bir form faktörünü güçlü izolasyon performansıyla birleştirmesi ve başlıca uluslararası güvenlik ve çevre standartlarına uygun olmasıdır._{Etkin Değer}。

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

ELQ3H4 optokuplör birçok önemli avantaj sunar. BunlarHalojensizYapısı ve RoHS ile kurşunsuz direktiflere uygunluğu, çevre dostu tasarımlara uygun olmasını sağlar. Cihaz, UL, VDE, SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO ve CQC gibi önde gelen güvenlik kuruluşlarından sertifikasyon almıştır ve bu da onu katı düzenleme gereksinimleri olan küresel pazarlara yönelik ürünlerde kullanımını kolaylaştırır.

Ana hedef uygulama alanları, girişim direnci ve güvenliğin kritik önem taşıdığı endüstriyel otomasyon ve ölçümdür. Bu uygulamalar şunları içerir:

• Programlanabilir Mantık Denetleyicileri:Dijital G/Ç sinyallerini, haberleşme veriyolunu veya analog sensör girişlerini merkezi işlem biriminden yalıtmak için kullanılır.
• Ölçüm Cihazı:Hassas devreleri yüksek gerilimli test noktalarından korumak için veri toplama sistemlerinde, multimetrelerde veya osiloskoplarda yalıtım sağlar.
• Hibrit Entegre Devreler ve Güç Kaynakları:Yalıtımlı anahtarlamalı güç kaynaklarında bir geri besleme elemanı olarak veya kapı sürücüsü veya sinyal koşullandırma için özel hibrit modüllerde kullanılır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Elektriksel ve optik parametrelerin derinlemesine anlaşılması, güvenilir devre tasarımı için hayati öneme sahiptir. Aşağıdaki bölüm, kritik özelliklerin detaylı bir analizini sunmaktadır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, bileşene kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalıştırılması önerilmez. ELQ3H4 için kritik limitler şunları içerir:

• Giriş tarafı:Sürekli ileri akım ±60mA, 1μs darbe akımı 1A'dır. Kanal başına güç tüketimi 70mW, güç azaltma katsayısı 0.7mW/°C'dir._FF_FPFP
• Çıkış Tarafı:Kollektör akımı 50mA'dır. Kollektör-emitör voltajı 80V iken, emitör-kollektör voltajı daha düşük olup 7V'dur; bu da fototransistörün çökme karakteristiğindeki asimetriyi göstermektedir. Kanal başına çıkış güç tüketimi 150mW olup, güç azaltma katsayısı 1.4mW/°C'dir._CC_CEOCEO_ECOECO
• İzolasyon ve Çevre:Bu cihaz bir dakika boyunca_ISO3750 V_{Etkin Değer}İzolasyon voltajı. Çalışma sıcaklığı aralığı -55°C ila +110°C'dir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar._AA

Giriş Özellikleri:Galyum arsenür LED'in ileri yönlü voltajı, I_FF_F= 20mA'de tipik olarak 1.2V, maksimum 1.4V'dir. Maksimum giriş kapasitansı 250pF'ye kadar çıkabilir, bu da yüksek frekanslı anahtarlama performansını etkileyebilir._F) is up to 250pF, which can affect high-frequency switching performance.

Çıkış Özellikleri:Işık yayan diyot kapalıyken, V_CEOCEO_CE=20V'de, kollektör-emetör karanlık akımı maksimum 100nA'dir ve bu da fototransistörün sızıntı akımını temsil eder. Delinme voltajı, asimetrik yapısını doğrular._CEOCEO_ECOECO

Transfer Karakteristiği:_ABu, optokuplör performansının özüdür.Akım Transfer Oranı:

• Belirli koşullar altında (IC_CF_F/ I_F) * 100%. ELQ3H4, I_CEF
• = 1mA, VCEO
• = 5V'de çok geniş, %20 ila %300 aralığında bir CTR'ye sahiptir. Bu geniş aralık, hassas uygulamalarda dikkatli devre tasarımı veya seviyelendirme gerektiği anlamına gelir. V_{CTR Oranı:}Bu parametre 0.5 ile 2.0 arasında bir değer alır ve çok kanallı cihazlarda kanallar arası eşleşmeyi veya AC işletimde CTR tutarlılığını ifade eder. 1.0 oranı mükemmel eşleşme anlamına gelir._FDoyma Gerilimi:_CI
• C=20mA, I_IOF¹⁰=1mA olduğunda, tipik değer 0.1V'dur, bu da sürüldüğünde doyuma ulaştığında iyi anahtarlama özelliklerine sahip olduğunu gösterir._IOİzolasyon parametreleri:
• İzolasyon direnci minimum 5 x 1010_rΩ, izolasyon kapasitansı tipik değeri 0.3pF'dir. Düşük kapasitans, yüksek frekanslı ortak mod gürültüsünün bastırılması için kritik öneme sahiptir._fAnahtarlama hızı:_CEV_CCC_L=2V, I

F

=2mA, R

• L_F=100Ω test koşullarında, yükselme süresi ve düşme süresi maksimum 18μs olarak belirtilmiştir. Bu, cihazın yüksek hızlı veri iletimi yerine orta-düşük frekanslı dijital sinyal iletimi için uygun olduğunu göstermektedir.3. Performans Eğrisi Analizi_FVeri sayfası, tipik optoelektronik karakteristik eğrilerine atıfta bulunmaktadır. Sağlanan metinde spesifik grafikler yeniden oluşturulmamış olsa da, genellikle tasarımda kritik öneme sahip olan aşağıdaki ilişkileri açıklarlar:
• CTR'nin İleri Akıma Bağlılığı:Işık yayan diyot sürücü akımına bağlı olarak iletim verimliliğinin nasıl değiştiğini gösterir. CTR, çok yüksek I
• F_Faltında genellikle ışık yayan diyot verimliliğindeki düşüş nedeniyle azalır.CTR'nin sıcaklıkla ilişkisi:
• Bağlaşım verimliliğinin sıcaklığa bağımlılığını gösterir, genellikle sıcaklık arttıkça azalır._Cİleri voltajın sıcaklıkla ilişkisi:_CELED'in ileri voltajının negatif sıcaklık katsayısını göstermektedir.Kollektör akımının kollektör-emitör voltajına bağlılığı:
• Fotosel transistörün farklı giriş akımlarındaki çıkış karakteristiği, bipolar transistör eğrilerine benzer._LAnahtarlama süresinin yük direncine bağlılığı:Çıkış yükünün yükselme ve düşme sürelerini nasıl etkilediğini gösterir. Daha büyük R_LL

Genellikle RC zaman sabitinin artması nedeniyle yükselme süresini artırır.

Tasarımcılar, belirli hız, güç tüketimi ve sıcaklık kararlılığı gereksinimlerine yönelik çalışma noktasını optimize etmek için eksiksiz grafik verilerine başvurmalıdır.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları ve Yerleşimi

A ELQ3H4, 16 pinli SSOP paketi kullanır ve yalnızca 2.0 mm'lik profil yüksekliği ile yüksek yoğunluklu PCB montajı sağlar. Veri sayfası, paketin uzunluğunu, genişliğini, yüksekliğini, pin aralığını ve pin boyutlarını belirten ayrıntılı boyut çizimleri içerir. Bu mekanik özelliklere uymak, PCB üzerine doğru montaj ve otomatik montaj ekipmanlarına uyum için çok önemlidir.Yüzey montajı için sağlanmıştır.

Önerilen Lehim Pedi Yerleşimi

. Güvenilir lehim bağlantılarının oluşmasını, uygun mekanik mukavemeti ve reflow lehimleme sırasında tombstone efekti gibi sorunlardan kaçınmayı sağlamak için bu lehim pedi desenine uyulması çok önemlidir. Bu desen, lehim fileto oluşumunu ve ısı dağılımını dikkate alır.4.2 Bileşen İşaretleme ve Polarite.

• Bileşen işareti paketlemenin üst kısmındadır. İşaretleme formatı aşağıdaki gibidir:EL Q3H4 YWW V
• EL:Üretici Tanımlayıcı.
• Q3H4:Cihaz modeli.
• Y:Tek haneli yıl kodu.
• WW:İki haneli yıl hafta kodu.

V:

VDE sertifikası için isteğe bağlı işareti gösterir.

Doğru yönlendirme çok önemlidir. Paket üzerindeki pin 1 göstergesi, PCB paketi üzerindeki pin 1 işaretiyle hizalanmalıdır. Yanlış takma, cihazın çalışmamasına ve hasara neden olabilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu5.1 Reflow Lehimleme KoşullarıBu cihaz, yüzey montaj geri akış lehimleme için uygundur. Veri sayfası, IPC/JEDEC J-STD-020D standardına uygun kritik

• Maksimum Gövde Sıcaklık Profili. Temel parametreler şunları içerir:
• Ön Isıtma:_L150°C'den 200°C'ye 60-120 saniye içinde.Likidus Üzeri Süre:
• 60-100 saniye._PTepe Sıcaklığı:Maksimum 260°C.
• Tepe sıcaklık ±5°C içinde kalma süresi:Maksimum 30 saniye.
• Maksimum reflow sayısı:3 kez.

Bu sıcaklık profilinin sıkı bir şekilde takip edilmesi, plastik paketleme, dahili tel bağlantıları ve yarı iletken çipe termal hasarın önlenmesini sağlar. Tepe sıcaklığının veya yüksek sıcaklık süresinin aşılması, tabakalaşma, çatlama veya parametre kaymasına yol açabilir.

5.2 İşletim ve Depolama

İçindeki galyum arsenit ışık yayan diyot ve silikon fototransistör statik elektriğe karşı hassas olduğundan standart ESD önlemlerine uyulmalıdır. Topraklanmış çalışma tezgahı ve bileklik kullanın. Cihaz, nem çekmesini ve dolayısıyla reflow lehimleme sırasında "patlamış mısır" etkisine yol açabilecek nemi önlemek için orijinal nem koruma torbasında ve kontrollü bir ortamda saklanmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Model ve Seçenekler

Parça numarası yapısı aşağıdaki gibidir:ELQ3H4(Z)-V.

• Z:"TA", şerit ambalajı ifade eder. Atlanırsa, varsayılan olarak tüp ambalaj kabul edilir.
• V:VDE sertifikasyon işaretini temsil eder.

Paketleme miktarı:Tüp seçeneği tüp başına 40 parça. Koli bandı seçeneği rulo başına 1000 parça.

6.2 Şerit (Tape) ve Makara (Reel) Özellikleri

Taşıyıcı şeridin ayrıntılı boyutları, cep boyutu, aralık ve makara boyutu dahil olmak üzere sağlanmıştır. Bu bilgi, otomatik yerleştirme makinesinin doğru yapılandırılması için gereklidir. Taşıyıcı şerit genişliği 16.0mm ± 0.3mm'dir ve besleme yönü belirtilmiştir.

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 Giriş Devresi Tasarımı

İçinAC GirişOperasyon: LED'ler doğrudan AC sinyali ile sürülebilir. İstenen ileri akımı ayarlamak için akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. Direnç değeri, AC sinyalinin tepe voltajı, LED'in ileri voltajı ve istenen ileri akıma göre hesaplanmalıdır. LED bir diyot olduğundan, ön tarafında köprü doğrultucu kullanılarak tam dalga operasyonu sağlanmadıkça, yalnızca yarım döngüde iletim yapacaktır. Geniş CTR aralığı, sabit bir ileri akım kullanılırsa, çıkış akımının farklı cihazlar arasında önemli ölçüde değişebileceği anlamına gelir. Daha tutarlı bir performans için, daha yüksek ileri akım kullanmayı veya geri besleme uygulamayı düşünün._FF_FF_FF_FF_FF

3.2 Çıkış Devresi Tasarımı

Fototransistörler kullanılabilirAnahtar或DoğrusalMod. Dijital anahtarlama için, cihaz doyuma sürülür. Kollektöre bağlı yük direnci, çıkış voltajı salınımını belirler ve anahtarlama hızını etkiler. Analog veya doğrusal uygulamalar için, fototransistör aktif bölgesinde çalışır. Ancak, CTR'nin ileri akım eğrisine göre doğrusal olmaması ve güçlü sıcaklık bağımlılığı, telafi olmadan hassas doğrusal işlemi zorlaştırır._FF_CECE_CE(doyum)L_LL_LF_F7.3 Gürültü Bağışıklığı ve Yerleşim

Yüksek izolasyon yeteneğini maksimize etmek için dikkatli bir PCB yerleşimi çok önemlidir. Güvenlik standartlarına göre, devrenin giriş ve çıkış tarafları arasında yeterli kaçak yolu ve elektriksel boşluk mesafesi korunmalıdır. Toprak katmanı kullanın, ancak optokuplörün altındaki toprak katmanını bölmeyi düşünerek izolasyon bariyeri üzerinden kapasitif kuplajı en aza indirin. Cihaz pinlerinin her iki tarafına yakın yerleştirilen bypass kapasitörleri, yüksek frekanslı gürültüyü bastırmaya yardımcı olur.

rms_rmsIO_IO8. Teknik Karşılaştırma ve Tip Seçimi Rehberi

ELQ3H4'ün temel farklılaştırıcı özelliği,

AC Giriş Kapasitesi、, Ultra Küçük SSOP PaketiveKapsamlı Güvenlik SertifikasyonuOptokuplör seçerken, proje gereksinimlerinize göre aşağıdaki yönleri karşılaştırın:

• Doğru akım girişli optokuplörlerle karşılaştırıldığında:ELQ3H4, AC sinyaller için harici doğrultucu ihtiyacını ortadan kaldırarak devreyi basitleştirir, kart alanından ve maliyetten tasarruf sağlar.
• Daha büyük paketle karşılaştırıldığında:SSOP paketi önemli ölçüde yer tasarrufu sağlar, ancak biraz farklı termal özelliklere sahip olabilir ve daha hassas bir montaj gerektirebilir.
• Yüksek hızlı optokuplör ile karşılaştırıldığında:Daha hızlı mantık kapılarına veya dijital izolatörlere sahip cihazlar daha yüksek veri hızları sunar, ancak farklı izolasyon seviyeleri, güç tüketimi gereksinimleri veya maliyet yapılarına sahip olabilir.
• Darlington çıkışlı optokuplörlerle karşılaştırma:Darlington konfigürasyonu daha yüksek CTR sağlar, ancak anahtarlama hızı daha yavaştır ve doyum voltajı daha yüksektir.
• CTR derecelendirme seçimi:Eğer devre performansı kazanç değerine karşı oldukça hassassa, daha dar CTR aralığına sahip sınıflandırılmış bileşenlerin mevcut olup olmadığı danışılabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular

Q1: Bir LED'i doğrudan bir voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?
A1: Hayır. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. İleri akımı kontrol etmek ve aşırı akım hasarını önlemek için daima seri bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır._FF

Q2: Neden veri sayfasında çıkış yükselme süresi, düşme süresinden daha yavaştır?
A2: Bu, fototransistörler için tipiktir. Yükselme süresi, fototransistörün bağlantı kapasitansının fotoakım tarafından şarj edilmesi için gereken süre ile sınırlıdır. Düşme süresi ise, bu kapasitansın harici yük direnci ve cihazın iç yeniden birleşim süreçleri üzerinden deşarj olmasıyla belirlenir.

Q3: Sıcaklık performansı nasıl etkiler?
A3: CTR genellikle sıcaklık arttıkça düşer. LED'in ileri gerilimi de azalır. Geniş sıcaklık aralıklarında çalışan tasarımlarda, güvenilir anahtarlama eşikleri veya doğrusallık sağlamak için bu etkiler dikkate alınmalıdır._FF

Q4: Bahsedilen "ışık engelleme etkisi"nin amacı nedir?
A4: Opak plastik kılıf, ortam ışığının fototransistöre ulaşmasını engelleyerek bir ışık siperliği görevi görür. Bu, harici ışık kaynaklarından kaynaklanan yanlış tetiklemeleri veya önyargı akımını önler.

10. Pratik Uygulama Örnekleri

Senaryo: PLC giriş modülleri için izole edilmiş AC şebeke gerilimi tespiti.
Yaygın bir kullanım senaryosu, bir anahtar veya sensörden gelen 120V AC sinyalinin varlığını tespit etmektir. ELQ3H4 bu uygulama için idealdir.

1. Giriş devresi:Akımı sınırlamak için, 120V AC sinyali yüksek dirençli, yüksek voltajlı bir direnç ağı üzerinden düşürülür. Cihaz AC işletim için derecelendirilmiş olsa da, negatif yarım döngüde ters voltajı sınırlamak için LED'in üzerine paralel bir ters koruma diyotu bağlanabilir. Direnç değeri, nominal 5-10mA ileri akımı sağlayacak ve tamamen derecelendirme sınırları içinde kalacak şekilde seçilir._FF
2. Çıkış devresi:Foto transistörün kollektörü, bir çekme direnci üzerinden PLC'nin mantık güç kaynağı voltajına bağlanır. Emetör topraklanır. AC güç mevcut olduğunda, foto transistör iletimde olduğu yarım döngülerde iletime geçerek kollektör çıkışını düşük seviyeye çeker. PLC'nin dijital girişi bu titreşimli düşük seviyeli sinyali okur. Yazılım daha sonra, AC varlığını doğrulamak için sinyal düzeltme veya sıfır geçişi tespiti yapabilir._LL
3. Avantajlar:Bu tasarım, hassas PLC devrelerini şebeke geçici durumlarından ve arızalardan koruyan sağlam bir elektriksel izolasyon sağlar. Kompakt SSOP paketi, tek bir modül üzerinde birden fazla bu tür kanalın yerleştirilmesine olanak tanır.

11. Çalışma Prensibi

Optik kuplajOptik kuplajPrensip, elektriksel izolasyon sağlamak için çalışır. Elektriksel giriş sinyali, akımla orantılı kızılötesi ışık yayan bir ışık yayan diyodu (LED) sürer. Bu ışık, paket içindeki kısa şeffaf boşluğu geçerek bir silikon fototransistörün taban bölgesine ulaşır. Gelen fotonlar, taban bölgesinde elektron-boşluk çiftleri oluşturarak etkin bir şekilde taban akımı görevi görür. Daha sonra bu fotogenerasyon akımı, transistörün kazancı ile yükseltilerek, giriş sinyalinin elektriksel bir kopyası olan bir kollektör akımı üretir. Anahtar nokta, sinyal iletiminin ışık yoluyla gerçekleşmesi ve giriş ile çıkış arasında hiçbir elektriksel bağlantı olmamasıdır, böylece bir izolasyon bariyeri oluşturulur.

12. Teknoloji Trendleri

Sinyal izolasyonu alanı sürekli gelişmektedir. ELQ3H4 gibi geleneksel fototransistör tabanlı kuplörler, düşük maliyetli, orta hızlı ve yüksek izolasyonlu uygulamalarda hala baskın olsa da, dikkat edilmesi gereken birkaç eğilim bulunmaktadır:

• Entegrasyon Yoğunluğunun Artması:Tek bir paket içinde çok kanallı optokuplörler yaygındır, bu da kart alanını ve kanal başına maliyeti azaltır.
• Daha Yüksek Hızlı Alternatifler:Veri iletişimi için, CMOS teknolojisine ve RF veya kapasitif kuplaja dayalı dijital izolatörler, genellikle farklı izolasyon voltajı seviyelerine sahip olmalarına rağmen, önemli ölçüde daha yüksek veri hızları, daha düşük güç tüketimi ve daha iyi zamanlama tutarlılığı sağlar.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik ve Sertifikasyon:Özellikle otomotiv ve tıbbi uygulamalarda, daha yüksek güvenilirlik metrikleri, daha geniş çalışma sıcaklığı aralıkları ve yeni standartların sertifikasyonunun elde edilmesi için sürekli itici güç.
• Paket Küçültme:Daha küçük ve daha ince paketler için süregelen itiş, ELQ3H4'te kullanılan 2.0mm yüksekliğindeki SSOP'un gösterdiği gibi, nihai ürünleri daha kompakt hale getirmektedir.