ELD3H7 ELQ3H7 Optokuplör Veri Sayfası - 8 Bacak/16 Bacak SSOP Paketi - 3750Vrms Yalıtım Gerilimi - %50-600 Akım Transfer Oranı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

ELD3H7 ve ELQ3H7, elektriksel sinyal izolasyonu için tasarlanmış, fototransistör tabanlı optokuplörlerdir. Bir kızılötesi ışık yayan diyot ile bir silikon fototransistörün optik bağlantı ile birleştirilmesinden oluşurlar ve tümü kompakt bir yüzey montajlı paket içinde kapsüllenmiştir. Ana işlevleri, gürültü, toprak döngüleri ve voltaj ani yükselmelerinin yayılmasını önlerken, yüksek elektriksel izolasyonu koruyarak iki devre arasında elektriksel sinyaller iletmektir.

ELD3H7, 8-pinli SSOP (Küçültülmüş İnce Paket) içinde 2 bağımsız izole kanal entegre eder. ELQ3H7, 16-pinli SSOP içinde 4 bağımsız kanal entegre eder. Her iki model de 2.0 mm'lik ultra ince profili ile alan kısıtlı uygulamalar için idealdir. Cihazlar, halojensiz, yeşil kalıp bileşiği kullanır ve kurşunsuz ve RoHS direktiflerine uygundur.

2. Temel Özellikler ve Çekirdek Avantajlar

• Yüksek İzolasyon Gerilimi:Nominal değeri 3750 V_rms(1 dakika süreyle), yüksek voltaj ortamlarında güvenilir koruma ve güvenlik sağlamak için.
• Geniş akım transfer oranı:I_F= 5mA, V_CE5V koşulunda, %50'den %600'e kadar olan aralık, farklı sinyal yükseltme ihtiyaçları için tasarım esnekliği sağlar.
• Kompakt form faktörü:2.0 mm yüksekliğe sahip SSOP paketi, yüksek yoğunluklu PCB tasarımları için ideal bir seçimdir.
• Kapsamlı güvenlik sertifikasyonları:UL (E214129), VDE (40028116), SEMKO, NEMKO, DEMKO, FIMKO ve CQC sertifikalarına sahiptir, dünya çapında düzenlenmiş ekipmanlarda kullanımı kolaylaştırır.
• Hızlı Anahtarlama Özelliği:Belirtilen test koşullarında, tipik yükselme süresi (t_r) 5 µs'dir, düşme süresi (t_f) 3 µs'dir, dijital sinyal iletimi için uygundur.

3. Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu optokuplörler, güvenilir sinyal izolasyonu ve gürültü bağışıklığı gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır.

• DC-DC Dönüştürücü:Anahtarlamalı güç kaynaklarında geri besleme döngüsü izolasyonu sağlar.
• Programlanabilir Mantıksal Denetleyiciler ve Endüstriyel Otomasyon:Sahadaki cihazlar ile denetleyici arasındaki dijital G/Ç sinyallerini izole eder.
• Telekomünikasyon Ekipmanları:Modem, arayüz ve ağ donanımındaki sinyal hatlarını izole eder.
• Genel Devre İzolasyonu:Farklı toprak potansiyelleri veya empedans seviyelerine sahip devreler arasında sinyal iletimi.

4. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

4.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bunlar, cihazın kalıcı olarak hasar görmesini önlemek için hiçbir koşulda aşılmaması gereken stres sınırlarıdır.

• Giriş (LED tarafı):İleri akım (I_F) 60 mA; tepe ileri akımı (I_FP) 1 A (1 µs darbeli); ters voltaj (V_R) 6 V; güç tüketimi (P_D) 70 mW.
• Çıkış (transistör tarafı):Kollektör akımı (I_C) 50 mA; kollektör-emiter voltajı (V_CEO) 80 V; emiter-kollektör voltajı (V_ECO) 7 V; Güç Tüketimi (P_C) 150 mW.
• Cihaz Bütünü:Toplam Güç Tüketimi (P_TOT) 200 mW; İzolasyon Voltajı (V_ISO) 3750 V_rms.
• Sıcaklık:Çalışma aralığı -55°C ila +110°C; depolama aralığı -55°C ila +125°C; lehimleme sıcaklığı 260°C (10 saniye süreyle).

4.2 Elektriksel ve Optoelektronik Özellikler

25°C'de ölçülen tipik performans parametreleri.

4.2.1 Giriş (Kızılötesi LED) Özellikleri

• İleri yönlü voltaj (V_F):Tipik değer 1.2V, I_FMaksimum 1.4V, =20mA'de. Bu parametre, LED sürücü devre tasarımı için çok önemlidir.
• Ters akım (I_R):V_R=4V'de maksimum 10 µA, diyodun iyi bir ters blokaj karakteristiğine sahip olduğunu gösterir.
• Giriş kapasitansı (C_in):Tipik değer 30 pF, yüksek frekans anahtarlama performansını etkiler.

4.2.2 Çıkış (Fototransistör) Karakteristikleri

• Karanlık Akım (I_CEO):V_CE=20V, I_F=0mA iken maksimum 100 nA. Bu, LED kapalıyken sızıntı akımıdır ve kapalı durumdaki sinyal bütünlüğünü etkiler.
• Delinme Gerilimi: BV_CEO≥ 80V, BV_ECO≥ 7V, transistörün iki ucu arasında izin verilen maksimum voltajı tanımlar.
• Kollektör-Emiter Doyma Gerilimi (V_{CE(doygunluk)}):Tipik değer 0.1V, I_F=10mA, I_C=1mA iken maksimum 0.2V. Lojik seviye çıkışları için, düşük V_{CE(doygunluk)}İdealdir.

4.2.3 İletim Karakteristikleri

• Akım Transfer Oranı:(I_C/ I_F) * 100% olarak tanımlanır. I_F=5mA, V_CE=5V koşulunda, belirlenen aralık %50 ile %600 arasındadır. Bu geniş kademe, istenen kazanca göre seçim yapılmasına olanak tanır.
• İzolasyon direnci (R_IO):500V DC'de minimum 5×10¹⁰Ω, mükemmel DC izolasyon sağlar.
• İzolasyon kapasitansı (C_IO):Tipik değer 0.3 pF, maksimum değer 1.0 pF. Düşük kapasitans, yüksek frekanslı gürültünün izolasyon bariyeri üzerinden kapasitif kuplajını en aza indirir.
• Anahtarlama süresi:Test koşullarında (V_r=2V, I_f=2mA, R_CE=100Ω), yükselme süresi (t_C) tipik değer 5 µs, düşme süresi (t_L) tipik değer 3 µs. Bu değerler maksimum kullanılabilir veri hızını belirler.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Dış Görünüm Şeması

Cihaz SSOP paketini kullanır. ELD3H7 (2 kanal) 8 bacaklı SSOP kullanırken, ELQ3H7 (4 kanal) 16 bacaklı SSOP kullanır. Her ikisi de 2.0 mm'lik ortak düşük profil yüksekliğini paylaşır. Veri sayfasında, PCB pad tasarımı için tüm kritik boyutları (gövde boyutu, bacak aralığı, karttan yükseklik) içeren ayrıntılı bir boyut şeması sağlanmıştır.

5.2 Bacak Yapılandırması ve Polarite

ELD3H7 (8 pin) için:

• Pin 1, 3: Sırasıyla Kanal 1 ve Kanal 2 LED'lerinin anotlarıdır.
• Pin 2, 4: Sırasıyla Kanal 1 ve Kanal 2 LED'lerinin katotlarıdır.
• Pin 5, 7: Sırasıyla Kanal 1 ve Kanal 2 fototransistörlerinin emiterleridir.
• Pin 6, 8: Sırasıyla Kanal 1 ve Kanal 2 fototransistörlerinin kolektörleridir.

ELQ3H7 (16 pin) için:

• Pim 1, 3, 5, 7: Kanal 1'den 4'e LED'lerin anotları.
• Pin 2, 4, 6, 8: Kanal 1'den 4'e kadar olan LED'lerin katotları.
• Pin 9, 11, 13, 15: Kanal 1'den 4'e kadar olan fototransistörlerin emitörleri.
• Pin 10, 12, 14, 16: Kanal 1'den 4'e kadar olan fototransistörlerin kollektörleri.

5.3 Önerilen PCB Lehim Pedi Yerleşimi

Veri sayfası, 8 ve 16 bacaklı SSOP paketleri için önerilen lehim pedi grafik tasarımlarını içerir. Bu önerilere uyulması, reflow lehimleme sürecinde güvenilir lehim bağlantılarının oluşmasını ve uygun mekanik stabilite elde edilmesini sağlar.

5.4 Cihaz Tanımlaması

Cihaz üst yüzeyinde tanımlanır. Tanımlama şunları içerir:

• "EL": Üretici tanımlayıcısı.
• "D3H7" veya "Q3H7": 2 kanallı veya 4 kanallı cihazların model numarası.
• "Y": Tek haneli yıl kodu.
• "WW": İki haneli hafta kodu.
• "V": İsteğe bağlı tanımlayıcı, VDE sertifikasını belirtir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bu cihazlar, yüzey montajı için reflow lehimleme tekniği kullanılarak monte edilmeye uygundur.

• Reflow lehimleme:Paket gövdesinde ölçülen maksimum izin verilen lehimleme sıcaklığı 260°C olup, süresi 10 saniyeyi geçmemelidir. Standart kurşunsuz reflow lehimleme profili (IPC/JEDEC J-STD-020) uygulanır.
• Operasyon:Cihaz statik elektriğe duyarlı yarı iletkenler içerdiğinden, standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır.
• Temizleme:Yeşil epoksi kalıp bileşikleriyle uyumlu standart PCB temizleme prosedürlerini izleyin.
• Depolama:-55°C ile +125°C arasındaki sıcaklıklarda kuru bir ortamda saklayın. En iyi lehimlenebilirlik için, üretim tarih kodundan itibaren 12 ay içinde kullanılması önerilir.

7. Ambalaj ve Sipariş Bilgileri

7.1 Model Adlandırma Kuralları

Parça numarası aşağıdaki formata uyar:EL[D3H7/Q3H7](Z)-V

• EL:Seri ön eki.
• D3H7 / Q3H7:2 kanallı veya 4 kanallı cihazı ifade eder.
• (Z):Teyp ve kutu paketleme seçeneği. "TA", teyp paketlemeyi belirtir; bu tanım yoksa kutu paketleme anlamına gelir.
• V:İsteğe bağlı son ek, VDE sertifikasını belirtir.

7.2 Paketleme Özellikleri

• ELD3H7 (Tüp Paket):Tüp başına 80 adet.
• ELD3H7 (Koli Bandı):Her bir ruloda 1000 adet.
• ELQ3H7 (Tüp Paket):Her bir tüpte 40 adet.
• ELQ3H7 (Rulo Bant):Her bir ruloda 1000 adet.

Tape and reel spesifikasyonları, taşıyıcı bant genişliği, yuva boyutu ve makara çapı dahil olmak üzere ayrıntılı olarak açıklanmıştır, otomatik yüzey montaj makinesi kurulumunu kolaylaştırır.

8. Uygulama Tasarımı Dikkat Edilmesi Gerekenler

8.1 Tipik Uygulama Devresi

En yaygın uygulama dijital sinyal izolasyonudur. LED anoduna, istenen ileri akımı (I_F) ayarlamak için seri bir akım sınırlama direnci eklenmelidir. Direnç değeri hesaplama formülü: R_limit= (V_{CC_input}- V_F) / I_FÇıkış tarafında, bir çekme direnci (R_L) kollektör ile çıkış tarafı besleme gerilimi (V_{CC_output}) arasında, çıkış mantık seviyelerini tanımlamak ve fototransistör kollektör akımını sınırlamak için kullanılır.

8.2 Tasarım Noktaları ve En İyi Uygulamalar

• Akım Transfer Oranı Seçimi:Sürücü akımınıza ve gereken çıkış akımına göre uygun akım transfer oranı (CTR) seviyesini seçin. Daha yüksek bir CTR, aynı çıkış için daha düşük bir I_Fkullanılmasına izin vererek giriş güç tüketimini azaltır.
• Hız ve Akım Arasındaki Denge:Anahtarlama hızı (t_r, t_f) genellikle I_F'ın artması ve R_L'ın azalmasıyla iyileşir, ancak bu güç tüketimini artırır. Test devresi (I_Fdarbesi, V_CE=2V, I_C=2mA, R_L=100Ω) beklenen performans için referans sağlar.
• Gürültü Bağışıklığı:Yüksek izolasyon direnci (R_IO) ve düşük izolasyon kapasitansı (C_IO), ortak mod gürültüsünü bastırmada kritik öneme sahiptir. Nominal izolasyon voltajını etkilememek için doğru PCB yerleşimini sağlayın ve kaçak yolu ile hava aralığı sorunlarından kaçının.
• Termal hususlar:Cihazın toplam güç tüketimi (P_TOT= 200 mW) aşılmamalıdır. Toplam güç tüketimi, giriş LED güç tüketimi (I_F*V_F) ile çıkış transistör güç tüketiminin (I_C*V_CE) toplamı.

9. Teknoloji Karşılaştırması ve Farklılaşma

Standart DIP-4 veya DIP-6 optokuplörlerle karşılaştırıldığında, ELD3H7/ELQ3H7 serisi belirgin avantajlar sunar:

• Boyut Küçültme:2 kanallı cihazlar için, SSOP paketi standart DIP-8 paketinin %25'inden daha az devre kartı alanı kaplayarak miniaturizasyon sağlar.
• Çok Kanallı Entegrasyon:Tek bir paket içinde 2 kanal ve 4 kanal seçenekleri sunarak, çoklu izolasyon uygulamalarında bileşen sayısını ve devre kartı alanı ihtiyacını azaltır.
• Dış Boyut Yüksekliği:2.0 milimetrelik yükseklik, ultra ince tasarımlar için kritik öneme sahiptir.
• Performans:Küçük boyutuna rağmen, yüksek izolasyon voltajı ve geniş akım transfer oranı aralığını korur; bu, birçok küçültülmüş alternatiften temel farkıdır.

10. Sıkça Sorulan Sorular

10.1 Bu optokuplörlerle ulaşılabilen maksimum veri hızı nedir?

5 µs ve 3 µs'lik tipik yükselme/düşme sürelerine dayanarak, temiz bir dijital sinyal için maksimum pratik veri hızı yaklaşık 1/(t_r+t_f) ≈ 125 kHz'dir. Güvenilir çalışma için, 50-100 kHz'lik muhafazakar bir tasarım hedefi önerilir.

10.2 Uygulamam için doğru akım transfer oranı seviyesi nasıl seçilir?

Tasarımınız belirli bir giriş akımı (I_C) altında minimum çıkış akımı (I_F) garantisi gerektiriyorsa, gerekli minimum akım transfer oranını hesaplayın: CTR_{min_req}= (I_C/ I_F) * 100%. Bu değere ulaşan veya aşan minimum garantili akım transfer oranına (örneğin %50) sahip cihazları seçin. Daha yüksek bir akım transfer oranı seviyesi kullanmak daha fazla tasarım marjı sağlar.

10.3 Bu cihazlar analog sinyalleri izole etmek için kullanılabilir mi?

Esas olarak dijital izolasyon için tasarlanmış olsalar da, düşük frekanslı ve düşük hassasiyetli analog uygulamalarda (örneğin izole güç kaynaklarındaki geri besleme) kullanılabilirler. Ancak, akım transfer oranı güçlü bir sıcaklık bağımlılığına sahiptir ve I ile doğrusal olmayan bir ilişki içindedir._FBu durum, onları kapsamlı kalibrasyon veya telafi devreleri olmadan hassas analog sinyal iletimi için uygun hale getirmez. Özel lineer optokuplörler analog izolasyon için daha uygundur.

10.4 İzolasyon voltajı derecelendirmesinin amacı nedir ve nasıl test edilir?

3750 V_rmsNominal değer (1 dakika süreyle), giriş tarafı ile çıkış tarafı arasındaki yalıtımın dielektrik dayanımını belirten bir güvenlik şartıdır. Test sırasında, LED tarafındaki tüm bacaklar birbirine kısa devre edilir ve transistör tarafındaki tüm bacaklar da birbirine kısa devre edilir. Bu iki grup arasına yüksek bir AC gerilim uygulanır. Bu nominal değer, endüstriyel veya şebekeye bağlı cihazlarda ortaya çıkabilecek yüksek gerilim geçici durumlarına karşı koruma sağlar.

11. Pratik Tasarım Örneği

Sahne:Mikrodenetleyicinin 3.3V dijital sinyalini 5V sisteme izole edin.

• Giriş tarafı: V_{CC_input}= 3.3V. Hedef I_F= 5 mA, iyi hız ve akım transfer oranı için. V_F≈ 1.2V olduğunu varsayarsak, R_limit= (3.3V - 1.2V) / 0.005A = 420Ω. Standart 430Ω direnç kullanılır.
• Çıkış tarafı: V_{CC_output}= 5V. R seçin_LI'yi sınırlamak için_Cve mantık seviyelerini ayarlamak için. I_F=5mA için akım transfer oranı %100 olduğunda, I_C≈ 5mA. Transistör iletimde (doyumda) olduğunda, V_CE≈ 0.1V, bu nedenle çıkış düşük seviyededir (yaklaşık 0.1V). Kesimdeyken, çıkış yüksek seviye olan 5V'a çekilir. İletimdeyken R_LÜzerindeki güç tüketimi (5V - 0.1V) * 5mA ≈ 24.5 mW'dir ve tamamen nominal değerler aralığındadır. Standart 1 kΩ direnç I_C≈ (5V - 0.1V)/1kΩ = 4.9mA verecektir, bu da kabul edilebilir bir değerdir.
• Yerleşim:Bileşeni, PCB üzerinde izolasyon bariyerine yakın bir yere yerleştirin. Özellikle yüksek izolasyon voltajı değerleri için, giriş ve çıkış bakır izleri arasında önerilen kaçak akım mesafesi ve elektriksel boşluk (IEC 60950-1 gibi güvenlik standartlarına bakınız) korunmalıdır.

12. Çalışma Prensibi

Optokuplörler, elektrik sinyalini ışığa dönüştürerek elektriksel olarak yalıtılmış bir boşluk üzerinden ileterek ve ardından ışığı tekrar elektrik sinyaline dönüştürerek çalışır. ELD3H7/ELQ3H7'de:

1. Akım (I_F) kızılötesi LED'den akar ve onun foton yaymasını sağlar.
2. Bu fotonlar, şeffaf yalıtkan ortamdan (kalıp bileşiği) geçerek silikon fototransistörün taban bölgesine çarpar.
3. Foton enerjisi, taban bölgesinde elektron-boşluk çiftleri oluşturarak etkin bir şekilde taban akımı üretir ve transistörün iletime geçmesini sağlar.
4. Transistör, kollektör akımını (I_CBu akım, alınan ışık şiddetiyle ve dolayısıyla giriş I ile orantılıdır._FOrantı sabiti, akım transfer oranıdır.

Anahtar nokta, giriş ve çıkış arasındaki tek bağlantının optik olması ve böylece elektriksel izolasyon sağlamasıdır.

13. Sektör Eğilimleri ve Gelişimi

Optokuplör teknolojisinin gelişim eğilimleri, daha yüksek hız, daha küçük boyut, daha düşük güç tüketimi ve daha fazla işlevin entegrasyonu ihtiyacı tarafından yönlendirilmektedir. ELD3H7/ELQ3H7 gibi geleneksel fototransistör tabanlı optokuplörler maliyet etkinliği, sağlamlık ve yüksek izolasyon voltajı açısından mükemmel performans sergilese de, yeni teknolojiler sürekli olarak ortaya çıkmaktadır:

• Yüksek Hızlı Dijital Kuplörler:CMOS teknolojisi ve entegre LED kullanarak, fototransistör tabanlı cihazları çok aşan onlarca veya yüzlerce Mbps veri hızlarına ulaşır.
• Entegre İzolasyon İşlevi:İzolasyonu, izole kapı sürücüleri, izole ADC'ler veya izole güç kaynakları gibi işlevlerle birleştiren cihazlar.
• Gelişmiş Güvenlik ve Güvenilirlik:Sürekli gelişim, değişen uluslararası güvenlik standartlarını karşılamak için izolasyon malzemelerinin dayanıklılığını, darbe direncini artırmaya ve daha küçük paketlerde daha yüksek çalışma voltajı değerleri elde etmeye odaklanmaktadır.

Fototransistör kuplörler, orta hız ve yüksek güvenilirliğin kritik olduğu, maliyet duyarlı, genel amaçlı izolasyon uygulamaları için temel ve yaygın olarak kullanılan bir çözüm olmaya devam etmektedir.