6腳DIP光達靈頓光電耦合器規格書 - TIL113、4NXX、H11BX系列 - 隔離電壓5000Vrms - 粵語技術文件

1. 產品概覽

TIL113、4NXX同H11BX系列係光達靈頓光電耦合器（光隔離器）嘅產品家族。每個器件都由一個紅外發光二極管（LED）同一個光學耦合嘅光達靈頓晶體管探測器組成。呢種配置提供高電流傳輸比（CTR），令佢哋適合將低電流控制信號同較高電流負載連接。器件採用緊湊嘅6腳雙列直插式封裝（DIP），有標準通孔安裝、寬引腳間距同表面貼裝技術（SMD）可供選擇。呢個系列嘅核心優勢係輸入同輸出電路之間嘅高電氣隔離（5000 V_rms），對於唔同地電位系統嘅安全同抗干擾能力至關重要。

2. 主要特性同認證

呢個系列提供多項重要特性，確保喺要求嚴格嘅應用中穩定可靠咁運作。5000 V_rms嘅高隔離電壓同超過7.62 mm嘅爬電距離，確保喺高壓環境下安全運作。呢啲器件嘅額定工作溫度範圍高達+110°C。此外，產品系列符合主要國際安全同環境標準，包括UL、cUL、VDE、SEMKO、NEMKO、DEMKO、FIMKO同CQC認證。器件亦符合歐盟REACH法規，並提供符合RoHS標準嘅版本。

3. 應用範圍

呢啲光電耦合器專為需要電氣隔離同信號耦合嘅廣泛應用而設計。典型用途包括：

• 低功耗邏輯電路接口同電平轉換。
• 用於信號隔離嘅電信設備。
• 便攜式同電池供電電子產品。
• 喺唔同電位同阻抗下運作嘅接口同耦合系統，例如工業控制系統、電源供應器同測量設備。

4. 腳位配置同電路圖

器件採用標準6腳DIP配置。腳位定義如下：

• 腳位1：輸入LED嘅陽極。
• 腳位2：輸入LED嘅陰極。
• 腳位3：無連接（NC）。
• 腳位4：輸出光達靈頓晶體管嘅發射極。
• 腳位5：輸出光達靈頓晶體管嘅集電極。
• 腳位6：輸出光達靈頓晶體管嘅基極（通常懸空或連接用於加速網絡）。

內部電路圖顯示紅外LED連接喺腳位1同2之間，而光達靈頓晶體管連接喺腳位4（發射極）、5（集電極）同6（基極）之間。

5. 絕對最大額定值

超出呢啲限制嘅應力可能會對器件造成永久損壞。除非另有說明，所有額定值均喺環境溫度（T_a）為25°C時指定。

• 輸入（LED）：正向電流（I_F）：60 mA；峰值正向電流（I_FP，1µs脈衝）：1 A；反向電壓（V_R）：6 V；功耗（P_D）：120 mW（喺T_a= 100°C以上需要以3.8 mW/°C降額）。
• 輸出（晶體管）：功耗（P_C）：150 mW（喺T_a= 80°C以上需要以6.5 mW/°C降額）；集電極-發射極電壓（V_CEO）：55 V；集電極-基極電壓（V_CBO）：55 V；發射極-集電極電壓（V_ECO）：7 V；發射極-基極電壓（V_EBO）：7 V。
• 器件總計：總功耗（P_TOT）：200 mW；隔離電壓（V_ISO）：5000 V_rms（交流電，1分鐘，40-60%相對濕度）。
• 溫度：工作溫度（T_OPR）：-55°C 至 +100°C；儲存溫度（T_STG）：-55°C 至 +125°C；焊接溫度（T_SOL）：260°C（持續10秒）。

6. 電光特性

呢啲參數定義咗正常操作條件下嘅電氣同光學性能，通常喺T_a=25°C時。

6.1 輸入特性（LED）

• 正向電壓（V_F）：典型值1.2V，最大值1.5V（喺I_F= 10mA時；H11B3為50mA）。
• 反向電流（I_R）：最大值10 µA（喺V_R= 6V時）。
• 輸入電容（C_in）：典型值50 pF（喺V=0，f=1MHz時）。

6.2 輸出特性（光達靈頓）

• 集電極-發射極暗電流（I_CEO）：最大值100 nA（喺V_CE= 10V時）。
• 集電極-發射極擊穿電壓（BV_CEO）：最小值55 V（喺I_C=1mA時）。
• 集電極-基極擊穿電壓（BV_CBO）：最小值55 V（喺I_C=0.1mA時）。
• 發射極-集電極擊穿電壓（BV_ECO）：最小值7 V（喺I_E=0.1mA時）。

6.3 傳輸特性

呢啲參數定義咗耦合效率同開關性能。

• 電流傳輸比（CTR）：呢個係輸出集電極電流同輸入LED正向電流嘅比率，以百分比表示。唔同型號有唔同數值：
  • 4N32、4N33、H11B1：CTR ≥ 500%（喺I_F=10mA，V_CE=10V 或 I_F=1mA，V_CE=5V時）。
  • 4N29、4N30：CTR ≥ 100%。
  • 4N31、H11B3、H11B255：CTR ≥ 100%。
  • H11B2：CTR ≥ 200%。
  • TIL113：CTR ≥ 300%（喺I_F=10mA，V_CE=1V時）。
• 集電極-發射極飽和電壓（V_CE(sat)）：最大值1.0V至1.2V，視乎系列而定，喺指定嘅I_F同I_C conditions.
• 條件下。_IO隔離電阻（R）：¹¹最小值10_IOΩ（喺V
• =500V DC時）。_IO輸入-輸出電容（C）：_IO典型值0.8 pF（喺V
• =0，f=1MHz時）。開關時間：_{開啟時間（t}on_{）同關閉時間（t}off_CC）喺特定測試條件下（V_F=10V，指定I_L同負載電阻R_{=100Ω）為唔同系列指定。例如，H11Bx系列嘅t}on_{典型值為25µs，t}off

典型值為18µs。4Nxx同TIL113系列有更快嘅開啟時間（最大5µs），但關閉時間可能較慢（某啲型號高達100µs）。

7. 性能曲線同開關特性_r規格書包含典型性能曲線（雖然提供嘅文本中無詳細說明）。呢啲曲線通常說明CTR同溫度、正向電流或集電極電流之間嘅關係。對於設計師理解非標準條件下嘅性能偏差至關重要。定義咗一個開關時間測試電路，顯示驅動LED嘅輸入脈衝同集電極上嘅輸出脈衝。關鍵時序參數，如上升時間（t_f）、下降時間（t_{）、開啟延遲（t}on_{）同關閉延遲（t}off

）喺各自脈衝嘅10%同90%點之間測量。

8. 機械同封裝資料

• 器件提供多種封裝變體，以適應唔同嘅組裝工藝。標準DIP型：
• 經典嘅通孔封裝。M選項型：
• 具有寬引腳彎曲，提供0.4英寸（約10.16mm）嘅引腳間距，適用於需要更大爬電距離或更容易手動插入嘅應用。S選項型：
• 用於回流焊接嘅表面貼裝引腳形式。S1選項型：

一種薄型表面貼裝引腳形式變體。

為每種封裝類型提供詳細嘅尺寸圖，包括本體長度、寬度、高度、引腳間距同引腳尺寸。亦包括表面貼裝選項嘅推薦焊盤佈局，以確保PCB組裝期間形成可靠嘅焊點。

9. 焊接同組裝指引

絕對最大額定值指定焊接溫度為260°C，持續10秒。呢個係回流或波峰焊接工藝嘅關鍵參數。設計師必須確保組裝期間嘅熱曲線唔超過呢個限制，以防止損壞內部半導體芯片或塑料封裝。對於表面貼裝變體，遵循推薦嘅焊盤佈局對於防止墓碑效應或不良焊點至關重要。應根據儲存溫度額定值（-55°C至+125°C）保持適當嘅儲存條件，以喺使用前保持器件完整性。

10. 包裝同訂購資料

部件編號系統結構化，以指示系列、特定部件號、引腳形式選項、帶卷選項同可選安全認證。部件編號格式：

• [系列][部件號][引腳形式][帶卷]-[安全]
• 系列：4NXX、H11BX 或 TIL113。
• 部件號：對於4NXX：29、30、31、32、33。對於H11BX：1、2、3、255。
• 引腳形式（Y）：S（SMD）、S1（薄型SMD）、M（寬引腳）或無（標準DIP）。
• 帶卷（Z）：TA、TB（適用於SMD選項）或無。

安全（V）：可選VDE認證。

• 包裝數量：
• 標準DIP同M選項：每管65個。

帶TA/TB嘅S同S1選項：每卷1000個。

11. 應用設計考慮因素_CEO使用呢啲光達靈頓光電耦合器進行設計時，必須考慮幾個因素。高CTR允許輸出晶體管喺相對較低嘅LED電流下進入飽和狀態，呢點對於同微控制器接口非常有益。然而，同光電晶體管或光電IC耦合器相比，光達靈頓結構固有嘅開關速度較慢，令佢哋更適合較低頻率嘅應用（通常高達幾十kHz範圍，視乎負載條件而定）。基極腳位（腳位6）可用於連接外部電阻，將部分光生基極電流分流到地，呢樣可以顯著改善關閉時間，但代價係降低CTR。設計師必須確保負載電路唔超過輸出晶體管嘅電壓額定值（V_CBO、V_F）。輸入LED必須串聯一個限流電阻。其值根據電源電壓、所需I_F.

同LED嘅V

計算。

12. 技術比較同選型指引

呢個系列內嘅主要區別係電流傳輸比（CTR）。像4N32/33同H11B1呢啲部件提供非常高嘅靈敏度（CTR ≥ 500%），令佢哋非常適合驅動信號非常微弱嘅應用。4N29/30同H11B2提供中等靈敏度。4N31、H11B3同H11B255提供標準100% CTR。TIL113提供300%嘅良好平衡。DIP同SMD封裝之間嘅選擇取決於製造工藝。寬引腳（M）選項對於需要增加PCB上爬電距離嘅高壓應用非常有益。同更簡單嘅光電晶體管耦合器相比，光達靈頓提供更高增益但速度較慢。對於極高速數字隔離，其他技術如數字隔離器或具有邏輯門輸出嘅更快光電耦合器會更合適。

13. 常見問題（FAQ）

問：光達靈頓相比標準光電晶體管嘅主要優勢係咩？

答：主要優勢係電流傳輸比（CTR）高得多，通常高10到100倍。呢意味住非常小嘅輸入LED電流可以控制大得多嘅輸出電流，簡化驅動電路。

問：點解光達靈頓嘅開關時間較慢？

答：達靈頓對配置有一個額外嘅晶體管級，增加咗電荷存儲並降低咗開關速度，特別係喺關閉期間。

問：點樣可以改善光達靈頓嘅關閉時間？_{答：喺基極腳位（6）同發射極腳位（4）之間連接一個外部電阻（通常喺10kΩ至100kΩ範圍內）將提供一條路徑來釋放存儲電荷，顯著減少關閉時間。}問：5000 V

rms

隔離額定值對我嘅設計意味住咩？

答：呢個額定值認證器件可以承受輸入同輸出側之間5000伏特交流電位差一分鐘而唔擊穿。佢定義咗你系統嘅安全屏障，保護用戶同低壓電路免受高壓故障影響。

問：我可以將呢啲用於交流輸入信號嗎？

答：輸入係一個LED，即係一個二極管。佢只會喺交流信號嘅正半週期導通。對於真正嘅交流輸入感測，需要一個橋式整流器或專用嘅交流輸入光電耦合器。14. 設計同使用範例_F範例1：微控制器繼電器驅動器：

一個常見用途係將3.3V或5V微控制器同12V或24V繼電器線圈隔離。微控制器GPIO腳位通過一個限流電阻（例如，對於5V電源同~10mA I，用220Ω）驅動LED側。光達靈頓嘅集電極連接到繼電器線圈，發射極接地。必須喺繼電器線圈兩端放置一個反激二極管。高CTR確保即使微控制器腳位只能提供適中電流，繼電器都能完全激勵。

範例2：市電電壓過零檢測：雖然唔直接用於直接市電連接，但呢啲耦合器可以用於開關模式電源嘅隔離反饋路徑，或喺需要將較高電壓、隔離信號傳達畀低壓邏輯電路嘅過零檢測電路中。高隔離電壓喺呢度至關重要。

範例3：工業數字輸入模塊：

喺PLC輸入模塊中，呢啲光電耦合器可以隔離現場傳感器信號（例如24V DC接近開關）同內部邏輯電路，提供抗干擾能力並保護中央控制器免受現場側電壓瞬變影響。_F15. 工作原理_C基本原理係電-光-電轉換。當正向電流（I

）施加到輸入紅外LED時，佢會發射光子（光）。呢啲光穿過封裝內嘅透明絕緣間隙，並撞擊輸出矽光達靈頓晶體管嘅基極區域。吸收嘅光子產生電子-空穴對，產生光電流，作為達靈頓對中第一個晶體管嘅基極電流。呢個小光電流被兩個晶體管嘅高增益放大，產生大得多嘅集電極電流（I

），可以開關外部負載。關鍵在於輸入同輸出之間嘅唯一連接係光束，提供電氣隔離。