固态继电器8引脚DIP双通道数据手册 - 8引脚DIP封装 - 400V/600V击穿电压 - 120mA/50mA负载 - 中文技术文档

1. 产品概述

EL840A和EL860A是采用紧凑型8引脚DIP封装的通用双通道固态继电器（SSR）。这些器件采用光耦合机制，输入侧为AlGaAs红外LED，与输出侧的高压输出检测电路实现光隔离。输出检测器由驱动MOSFET开关的光伏二极管阵列构成。此配置提供了相当于两个独立的A型（常开）机电继电器的电气功能，相比机械继电器，具有更高的可靠性、更长的寿命和更快的开关速度。

1.1 核心优势与目标市场

该SSR系列的主要优势源于其固态设计。关键优点包括完全无运动部件，从而消除了触点抖动、电弧和机械磨损，实现了超长的运行寿命和高可靠性。输入与输出之间的光隔离提供了高达5000 Vrms的隔离电压，增强了系统安全性和抗噪能力。这些器件设计用于以高灵敏度和速度控制低电平模拟信号。其紧凑的8引脚DIP封装使其适用于高密度PCB布局。目标应用包括工业自动化、电信设备、计算机外设和高速检测机械，这些领域需要可靠、快速且隔离的信号或低功率负载切换。

2. 深入技术参数分析

EL840A和EL860A的性能由一套全面的电气、光学和热参数定义。理解这些规格对于正确的电路设计和可靠运行至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在此条件下运行。

• 输入（LED侧）：最大连续正向电流（I_F）为50 mA。可施加高达5V的反向电压（V_R）。在脉冲条件下（100Hz，0.1%占空比），允许1A的峰值正向电流（I_FP）。输入功耗（P_in）不得超过75 mW。
• 输出（MOSFET侧）：EL840A和EL860A之间的一个关键区别在于其输出电压和电流额定值。EL840A的击穿电压（V_L）为400V，连续负载电流（I_L）额定值为120 mA。EL860A的额定击穿电压更高，为600V，但连续电流较低，为50 mA。设计人员必须根据其特定的电压和电流要求选择型号。对于持续100ms的脉冲负载电流（I_LPeak），EL840A为300 mA，EL860A为150 mA。输出功耗（P_out）限制为800 mW。
• 隔离与热特性：输入与输出之间的隔离电压（V_iso）为5000 Vrms（测试1分钟）。器件可在-40°C至+85°C的环境温度范围内工作，并可在-40°C至+125°C的温度下存储。在回流焊过程中，焊接温度在260°C下不得超过10秒。

2.2 光电特性

这些参数通常在25°C下指定，定义了SSR的运行行为。

• 输入特性：输入LED的正向电压（V_F）在10mA驱动电流下典型值为1.18V，最大值为1.5V。反向漏电流（I_R）在5V反向偏压下最大为1 µA。
• 输出特性：关态漏电流（I_leak）极低，当输入LED关闭且输出处于其最大额定电压时，最大值为1 µA。导通电阻（R_d(ON)）是影响压降和功率损耗的关键参数。在最大负载下以10mA输入电流驱动时，EL840A的典型R_d(ON)为20Ω（最大30Ω），而EL860A的典型值为40Ω（最大70Ω）。
• 传输特性：这定义了输入与输出之间的关系。完全激活输出MOSFET所需的LED导通电流（I_F(on)）对于两种型号最大均为5mA（典型值3mA）。LED关断电流（I_F(off)）最小为0.4mA，低于此值可确保输出关闭。这定义了输入电流的迟滞。
• 开关速度：导通时间（T_on）是从施加输入电流到输出达到其导通状态值90%的延迟。对于EL840A，典型值为0.4ms（最大3ms）；对于EL860A，典型值为1.4ms（最大3ms）。关断时间（T_off）对于两种型号典型值均为0.05ms（最大0.5ms）。这对于SSR来说相对较快，适用于许多信号切换应用。
• 隔离参数：隔离电阻（R_I-O）在500V DC下最小为5 x 10¹⁰Ω。隔离电容（C_I-O）最大为1.5 pF，这对于高频噪声耦合考量很重要。

3. 性能曲线分析

虽然数据手册中引用了具体的图形数据（典型光电特性曲线、导通/关断时间图），但文本数据允许分析关键趋势。输入LED的正向电流与正向电压之间的关系将遵循标准的二极管指数曲线。导通电阻在特定条件下指定；它具有正温度系数，这意味着它会随着输出MOSFET结温的升高而增加。开关时间与负载有关；指定的时间适用于阻性负载（R_L= 200Ω）。容性或感性负载会影响这些时间，可能需要缓冲网络进行保护和时序稳定性。

4. 机械与封装信息

4.1 引脚配置与原理图

该器件采用标准的8引脚DIP引脚排列。引脚1和3是两个独立输入LED的阳极。引脚2和4是对应的阴极。输出侧由两个独立的MOSFET开关组成。对于每个通道，漏极和源极端子根据内部原理图连接到引脚5、6、7和8，允许作为SPST开关灵活连接。

4.2 封装尺寸与选项

该产品提供两种主要封装样式：带通孔引脚的标准DIP型，以及S1型选项（表面贴装引线形式，薄型）。两者都提供了详细的尺寸图，包括本体长度、宽度、高度、引脚间距（DIP标准为2.54mm）和引脚尺寸。对于SMD选项，还提供了推荐的焊盘布局，以确保可靠的焊接和机械强度。

4.3 极性与器件标识

器件在顶面有标识。标识格式为："EL"（制造商标识符），后跟部件号（例如860A）、一位年份代码（Y）、两位周代码（WW），以及可选的表示VDE认证版本的"V"。正确识别引脚1（通常在封装本体上用圆点或凹口标记）对于正确定向至关重要。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

对于表面贴装组装，必须遵循特定的回流焊温度曲线以防止损坏。该曲线符合IPC/JEDEC J-STD-020D标准。关键参数包括：在60-120秒内从150°C预热到200°C的阶段，最大升温速率为3°C/秒，液相线以上（217°C）时间为60-100秒，以及峰值封装本体温度为260°C，最长30秒。这些条件确保形成良好的焊点，同时不会使内部半导体结承受过度的热应力。

5.2 使用注意事项

强调了几个重要的设计考量。切勿超过电压、电流和功率的绝对最大额定值。输出MOSFET本身不具备针对电压瞬变或感性反冲的保护；在恶劣的电气环境中，可能需要外部保护元件，如缓冲器或TVS二极管。封装的热容量低意味着必须注意功耗和足够的PCB铜面积以散热，尤其是在接近最大负载电流或高环境温度下运行时。

6. 包装与订购信息

6.1 型号命名规则

部件号遵循以下结构：EL8XXA(Y)(Z)-V。

• XX：表示部件号，40（EL840A）或60（EL860A），定义了电压/电流额定值。
• Y：引线形式选项。"S1"表示表面贴装引线形式。省略则表示标准通孔DIP。
• Z：用于自动组装的卷带选项（TA、TB、TU、TD）。省略则表示管装包装。
• V：后缀，表示VDE安全认证选项。

6.2 包装规格

标准DIP版本以每管45个单元供应。表面贴装选项（带TA或TB卷带的S1型）以每卷1000个单元供应。提供了详细的卷带尺寸，包括口袋尺寸（A、B）、口袋深度（D0、D1）、进料孔间距（P0）和卷带宽度（W），这些对于与自动贴片设备的兼容性至关重要。

7. 应用说明与设计考量

7.1 典型应用电路

该SSR可用于两种主要配置：作为两个独立的单刀单掷（SPST）开关，或通过适当连接输出，作为单个A型转换开关或其他配置。输入LED通常由数字逻辑门或晶体管驱动，限流电阻根据电源电压和所需的LED电流（例如，10-20 mA以实现完全输出激活）计算。输出可以在其电压和电流额定值内切换直流或交流负载。对于交流负载，MOSFET体二极管将在半周期内导通，因此该器件本质上是一个双向开关。

7.2 设计考量

• 热管理：计算功耗为 P_diss= I_L²* R_d(ON)。确保不超过器件的总功耗（P_T= 850mW 最大值）。使用足够的PCB铜面积作为散热片。
• 负载兼容性：该SSR非常适合阻性负载。对于容性负载，浪涌电流可能超过 I_LPeak。对于感性负载，使用缓冲网络（跨接在负载上的RC或瞬态电压抑制器）来钳位关断时产生的电压尖峰。
• 输入驱动：确保输入电流超过 I_F(on)以实现可靠导通，并低于 I_F(off)以实现可靠关断。避免在阈值电流附近使用缓慢的输入信号边沿。
• 隔离完整性：在PCB上保持输入和输出电路之间适当的爬电距离和电气间隙，以保持高隔离等级。

8. 技术对比与选型指南

该系列内的关键区别在于电压和电流能力之间的权衡。EL840A针对需要更高连续电流（高达120mA）但电压较低（400V）的应用进行了优化。它具有更低的导通电阻，从而带来更小的压降和功率损耗。EL860A专为需要更高阻断电压（600V）但连续电流较低（50mA）的应用而设计。其导通电阻更高。选型应基于负载的峰值电压和稳态电流。对于具有显著浪涌电流的负载（如灯泡或电容器），EL840A更高的脉冲电流额定值（300mA vs. 150mA）也可能是一个决定因素。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 该SSR能否切换交流负载？

可以。输出MOSFET结构及其固有的体二极管允许双向电流流动。因此，它可以在其击穿电压（V_L）额定值内切换交流电压。电流额定值适用于直流和交流的峰值。

9.2 输出检测器中的光伏二极管阵列有何作用？

光伏阵列在被输入侧的红外LED照射时会产生电压。该电压用于驱动输出MOSFET的栅极，使其导通。这种方法提供了完全的电隔离，因为不需要电气连接来偏置MOSFET栅极。

9.3 如何与5V微控制器接口？

使用一个简单的串联电阻。例如，对于5V的微控制器GPIO引脚，LED V_F约为1.2V，期望的 I_F为10mA，则电阻值 R = (5V - 1.2V) / 0.01A = 380Ω。标准的390Ω电阻是合适的。确保微控制器能够提供所需的电流。

9.4 为何EL860A的导通时间比EL840A长？

较长的典型导通时间（1.4ms vs. 0.4ms）可能与EL860A中高压MOSFET的内部设计有关，这些MOSFET可能具有不同的栅极电容，或者光伏驱动电路的特性针对600V工艺进行了优化。

10. 工作原理

该器件基于光隔离和光伏驱动原理工作。当向输入AlGaAs红外LED施加正向电流时，它会发光。该光穿过隔离间隙，照射到输出侧的光伏二极管阵列上。该阵列将光能转换为电能，产生足以使N沟道MOSFET的栅极偏置导通的电压。这在漏极和源极端子之间创建了一条低电阻路径，闭合了继电器“触点”。当输入电流移除时，光发射停止，光伏电压衰减，MOSFET栅极放电，器件关闭，电路断开。整个过程不涉及物理接触或磁耦合，确保了长寿命和高抗噪能力。

11. 实际设计案例分析

场景：将24V直流、80mA的传感器信号与数据采集系统的模拟输入隔离。

实施方案：选择EL840A，因其120mA的电流额定值（提供裕量）和400V的电压额定值（远超24V）。传感器输出通过来自5V电源轨的330Ω电阻驱动SSR输入，向LED提供约11mA电流，远高于5mA的最大 I_F(on)。SSR输出连接在24V传感器信号和数据采集输入之间。在采集输入端放置一个10kΩ下拉电阻，以在SSR关闭时定义逻辑低电平。低漏电流（最大1µA）确保在SSR关闭时，下拉电阻上的误差电压最小。快速的开关速度（典型值0.4ms）允许在需要时进行快速采样。5000Vrms的隔离保护了敏感的采集电路免受传感器环境中的地环路或瞬态干扰。

12. 技术趋势与背景

固态继电器代表了一项成熟但不断发展的技术。核心趋势是更高的集成度、更小的封装和更优的性能指标。虽然该器件使用光伏MOSFET驱动器，但也存在其他技术，例如使用光耦可控硅驱动器进行交流切换，或采用集成保护功能（过流、过温）的更先进的基于IC的设计。向表面贴装封装（如S1选项）的转变符合全行业自动化组装和减少电路板空间的趋势。高隔离电压和多项国际安全认证（UL、VDE等）反映了全球市场，特别是工业和医疗设备中，系统安全性和可靠性日益增长的重要性。未来的发展可能侧重于进一步降低导通电阻、提高高频应用的开关速度，并在同一隔离封装内集成更智能的控制和监控功能。