EL354N-G系列光電耦合器規格書 - 4腳SOP封裝 - 交流輸入 - 隔離電壓3750Vrms - 粵語技術文件

1. 產品概覽

EL354N-G系列係一組專為交流輸入應用而設計嘅緊湊型、高性能光電晶體管光電耦合器。呢啲器件旨在喺輸入極性可能未知或交替嘅環境中，提供可靠嘅電氣隔離同信號傳輸。器件嘅核心由兩個反向並聯連接嘅紅外發光二極管組成，光學耦合到一個矽光電晶體管探測器。呢種獨特配置令器件能夠響應流經輸入LED嘅任一方向電流，使其天生適合用於直流極性唔固定嘅交流信號監控同感測應用。

呢啲光電耦合器封裝喺慳位嘅4腳小型外廓封裝（SOP）內，非常適合現代高密度印刷電路板（PCB）設計。呢個系列背後嘅一個關鍵設計理念係符合全球環境同安全標準。器件採用無鹵素材料，嚴格遵守溴（Br<900 ppm）、氯（Cl<900 ppm）及其總和（Br+Cl<1500 ppm）嘅限制。此外，佢哋持續符合RoHS（有害物質限制）指令同歐盟REACH法規，確保滿足當代電子元件嘅環保要求。

1.1 核心優勢同目標市場

EL354N-G系列嘅主要優勢在於其結合咗交流輸入能力、高隔離度同緊湊外形。輸入同輸出之間高達3750 V_rms嘅隔離電壓提供咗一個穩固嘅安全屏障，保護敏感嘅低壓控制電路免受高壓市電或嘈雜工業線路嘅影響。呢點令佢哋喺需要電氣隔離嘅應用中不可或缺。

呢個元件嘅目標市場多元化，涵蓋工業自動化、電訊同電源管理。主要應用領域包括電源同電器嘅交流線路監控、可編程邏輯控制器（PLC）中提供輸入隔離、電話線路電路中嘅接口，以及作為未知極性直流信號嘅感測器。器件獲得主要國際安全機構嘅認證——包括UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO同CQC——有助於其用於面向全球市場嘅終端產品，簡化設備製造商嘅認證流程。

2. 深入技術參數分析

透徹理解器件嘅極限同性能特性對於可靠嘅電路設計至關重要。參數定義咗操作範圍，並確保元件喺其安全工作區（SOA）內使用。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值指明咗可能導致器件永久損壞嘅應力極限。呢啲唔係操作條件。

• 輸入正向電流（I_F)）：±50 mA（直流）。呢個額定值適用於流經輸入二極管嘅任一方向電流。
• 峰值正向電流（I_FP)）：1 A（持續1 µs脈衝）。呢個允許器件承受短暫嘅電流浪湧。
• 功耗：器件總功耗（P_TOT）不得超過200 mW。輸入側（P_D）額定值為70 mW，當環境溫度（T_a）高於90°C時，降額因子為3.7 mW/°C。輸出側（P_C）額定值為150 mW，喺70°C以上T_a.
• 時降額。電壓額定值_CEO：集電極-發射極電壓（V_ECO）為80 V，而發射極-集電極電壓（V
• ）為6 V。呢種不對稱性係由於光電晶體管嘅結構所致。_ISO)隔離電壓（V_{）：3750 V}rms
• （喺40-60%相對濕度下持續1分鐘）。呢個係一個關鍵嘅安全參數。溫度範圍_OPR：工作溫度（T_STG）範圍為-55°C至+100°C。儲存溫度（T
• ）範圍為-55°C至+125°C。焊接溫度_SOL：器件可以承受峰值焊接溫度（T

）260°C持續10秒，兼容無鉛回流焊工藝。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗器件喺25°C正常操作條件下嘅性能，除非另有說明。

• 2.2.1 輸入特性_F)正向電壓（V_F）：典型值1.2 V，當正向電流（I
• ）為±20 mA時最大值為1.4 V。呢個低壓降對低功耗電路有益。_{輸入電容（C})in

）：喺1 kHz下，範圍從50 pF（典型值）到250 pF（最大值）。呢個參數影響高頻響應同潛在嘅耦合噪音。

• 2.2.2 輸出特性_CEO)暗電流（I_F）：當輸入LED關閉（I_CE=0）且V
• =20V時，從集電極到發射極嘅漏電流最大值為100 nA。低暗電流對於關斷狀態下良好嘅信噪比至關重要。擊穿電壓_CEO：BV_ECO最小值為80 V，BV

最小值為7 V。呢啲定義咗最大可承受反向電壓。

2.2.3 傳輸特性

• 呢啲參數描述咗輸入同輸出之間嘅耦合效率同速度。電流傳輸比（CTR）_C：呢個係輸出集電極電流（I_F）與輸入正向電流（I_F）嘅比率，以百分比表示。係增益嘅關鍵參數。標準EL354N喺I_CE= ±1mA，V
• = 5V時，CTR範圍為20%至300%。EL354NA變體提供更緊湊、更高嘅分檔，喺相同條件下CTR範圍為50%至150%。呢種分檔允許設計師選擇器件，以喺生產中獲得更一致嘅增益。_{飽和電壓（V})CE(sat)_F）：典型值0.1 V，當I_C=±20mA且I
• =1mA時最大值為0.2 V。低飽和電壓喺輸出晶體管完全導通時可將功率損耗降至最低。_IO)隔離電阻（R¹⁰）：最小值5×10¹¹Ω，典型值10
• Ω（喺500 V直流下）。呢個極高嘅電阻係隔離功能嘅基礎。_c)截止頻率（f
• ）：喺指定測試條件下，典型值為80 kHz（-3dB點）。呢個定義咗最大有用信號頻率。_IO)浮動電容（C
• ）：典型值0.6 pF，喺1 MHz下最大值為1.0 pF。呢個係隔離屏障兩端嘅寄生電容，可能耦合高頻噪音。開關速度_r：上升時間（t_f）同下降時間（t

）均指定為最大值18 µs。呢個相對中等嘅速度適合線路頻率監控（50/60 Hz）同許多工業控制信號，但不適合高速數字通信。

3. 性能曲線分析

雖然規格書參考咗典型嘅電光特性曲線，但其具體圖表（例如，CTR vs. 溫度，CTR vs. 正向電流）對於詳細設計至關重要。呢啲曲線通常顯示CTR隨環境溫度升高而降低，並且可能與正向電流存在非線性關係。設計師必須參考呢啲圖表，為其特定操作環境適當降額性能，確保電路喺預期溫度範圍內保持足夠增益。輸出電流同正向電流之間嘅關係對於確定實現所需輸出狀態所需嘅驅動電流亦至關重要，特別係當操作接近CTR規格極限時。

4. 機械、封裝同組裝信息

4.1 封裝尺寸同極性

器件封裝喺4腳SOP封裝內。引腳配置如下：引腳1係陽極/陰極，引腳2係陰極/陽極（用於反向並聯LED對），引腳3係光電晶體管嘅發射極，引腳4係集電極。呢個引腳排列對於正確嘅PCB佈局至關重要。封裝圖提供咗精確嘅機械尺寸，包括本體長度、寬度、高度、引腳間距同引腳尺寸，必須遵守以進行準確嘅PCB焊盤設計。

4.2 推薦PCB焊盤佈局

提供咗建議嘅表面貼裝焊盤佈局。強調呢個係參考設計，應根據個別製造工藝、PCB材料同熱要求進行修改。焊盤設計嘅目標係確保回流焊期間形成可靠嘅焊點，同時管理元件上嘅熱應力。

4.3 焊接同回流焊指南

• 詳細指定咗回流焊條件，參考IPC/JEDEC J-STD-020D。呢個溫度曲線對於無鉛組裝至關重要：預熱
• ：150°C至200°C，持續60-120秒。升溫
• ：從200°C到峰值，最大3°C/秒。液相線以上時間（217°C）
• ：60-100秒。峰值溫度
• ：最高260°C。峰值溫度±5°C內時間
• ：最多30秒。冷卻速率
• ：最大6°C/秒。總循環時間
• ：從25°C到峰值最多8分鐘。回流次數

：器件最多可承受3次回流焊循環。

遵守呢個溫度曲線可防止塑料封裝同內部引線鍵合受到熱損壞。

5. 訂購、包裝同標記

5.1 零件編號同分檔系統

• X零件編號遵循結構：EL354N(X)(Y)-VG。
• Y：CTR等級選項。'A'表示50-150%分檔（EL354NA）。無字母表示標準20-300%分檔（EL354N）。
• V：捲帶包裝選項。'TA'或'TB'指定捲帶類型同方向。省略表示管裝（100件）。
• G：可選後綴，表示包含VDE認證。

：表示無鹵素結構。

包裝選項包括管裝（100件）或捲帶包裝（TA同TB選項均為每捲3000件）。'TA'同'TB'選項嘅區別在於載帶上元件嘅方向，必須匹配貼片機嘅供料器要求。

5.2 器件標記器件頂面標記有代碼：.

• ELEL 354N RYWWV
• ：製造商代碼。354N
• R：基本器件編號。
• Y：CTR等級（例如，'A'或空白）。
• WW：1位數字年份代碼。
• V：2位數字週數代碼。

：存在表示VDE認證（可選）。

5.3 捲帶規格

提供咗壓紋載帶嘅詳細尺寸，包括凹槽尺寸（A, B, D0, D1）、帶寬（W）、間距（P0）同蓋帶密封尺寸。呢啲對於正確設置自動組裝設備係必要嘅。

6. 應用指南同設計考慮

6.1 典型應用電路_F主要應用係交流線路電壓感測或過零檢測。典型電路涉及將輸入引腳（1 & 2）與一個限流電阻串聯，跨接喺交流線路上。必須計算電阻值，以考慮峰值交流電壓，將峰值正向電流（I

）限制喺低於50 mA嘅安全值。輸出晶體管可以連接成共發射極配置（發射極接地，集電極通過負載電阻上拉到邏輯電源），以提供隨交流週期切換嘅數字信號。對於未知極性直流感測，器件可以直接放置喺感測線路中，因為無論電流方向如何，佢都會導通。

• 6.2 關鍵設計因素限流
• ：輸入電路設計最關鍵嘅方面。電阻必須喺最壞情況條件下（最大線路電壓、最小電阻容差）限制電流。CTR衰減
• ：CTR可能隨時間而衰減，特別係喺高工作溫度同電流下。設計應包含餘量（例如，使用規格書中嘅最小CTR，然後應用進一步嘅壽命降額因子）。抗噪性_IO：寄生電容（C
• ）可能耦合高頻瞬變（如ESD或EMI）穿過隔離屏障。喺嘈雜環境中，可能需要在輸出側增加濾波，或者喺微控制器中使用更快嘅數字濾波器。開關速度限制
• ：18 µs嘅上升/下降時間將器件限制喺較低頻率應用。不適合隔離高速數字數據線路。散熱

考慮溫度降額，確保總功耗（輸入LED損耗 + 輸出晶體管損耗）不超過200 mW。

7. 技術比較同差異化

EL354N-G嘅關鍵區別在於其集成嘅反向並聯LED輸入，消除咗處理交流或未知極性直流信號所需嘅外部橋式整流器或複雜電路。與標準直流輸入光電耦合器相比，呢個簡化咗物料清單並節省咗電路板空間。喺交流輸入光電耦合器領域，其結合咗3750Vrms隔離、無鹵素材料同全面國際安全認證（UL、VDE等）於緊湊SOP封裝中，為成本敏感但安全關鍵嘅全球應用提供咗強大嘅價值主張。更緊湊CTR分檔（EL354NA）嘅可用性，為需要更一致增益而無需手動分揀或校準嘅設計提供咗優勢。

8. 常見問題（FAQs）

問：我可以用呢個器件直接感測120VAC或230VAC市電嗎？

答：可以，但你必須使用外部串聯限流電阻。根據峰值市電電壓（例如，230VAC RMS峰值約為~325V）同所需LED電流計算其值，確保峰值電流遠低於50 mA嘅絕對最大額定值。

問：EL354N同EL354NA有咩區別？

答：區別在於電流傳輸比（CTR）分檔。EL354N範圍較寬（20-300%），而EL354NA範圍更緊湊、最小範圍更高（50-150%）。對於需要器件之間增益更一致嘅應用，請使用'NA'版本。

問：輸出係一個光電晶體管。我可以用佢直接驅動繼電器嗎？

答：唔建議。光電晶體管嘅電流處理能力有限（與其功耗額定值相關）。佢設計為信號級器件。要驅動繼電器，請使用光電耦合器輸出驅動更大嘅功率晶體管或MOSFET柵極。

問：我點樣確保設計中嘅可靠隔離？

答：根據相關安全標準（例如IEC 60950-1，IEC 62368-1），喺PCB上保持輸入同輸出電路之間適當嘅爬電距離同電氣間隙。元件本身3750Vrms嘅額定值必須得到電路板上足夠間距嘅支持。

9. 工作原理

器件基於光電轉換同隔離原理工作。當電流流經兩個輸入紅外LED中嘅任何一個（取決於極性）時，佢會發光。呢啲光穿過透明嘅隔離屏障（通常係模製塑料）並照射輸出側矽光電晶體管嘅基區。光子喺基區產生電子-空穴對，有效地充當基極電流，從而打開晶體管，允許更大嘅集電極電流流動。關鍵在於輸入同輸出之間嘅唯一連接係光學連接，提供電氣隔離。反向並聯LED配置意味著流入引腳1（陽極）並流出引腳2（陰極）嘅電流點亮一個LED，而相反方向嘅電流點亮另一個LED，確保與交流或雙向直流一起工作。

10. 行業趨勢