PHOTO COUPLER PHOTO COUPLER PHOTO COUPLER PHOTO COUPLER 기본기본기본기본 Parameter Parameter Parameter Parameter 및및및및 설계기준법설계기준법설계기준법설계기준법

㈜㈜㈜㈜동아일렉콤동아일렉콤동아일렉콤동아일렉콤 PDP PDP PDP PDP 사업부사업부사업부사업부

1.절대정격(Absolute Maximum Ratings)

절대정격이란 한 순간이라도 동작 중에 초과되어서는 않되는 정격치로 두 가지 이상의

정격이 설정되어 있을 때도 절대정격을 초과하여 공급되어서는 않되는 항목이다.

최대정격을 초과하여 원 특성을 회복하지 못하는 경우가 있으므로

회로설계에 있어서 공급전압의 변동, 전기부품의 특성편차, 회로조정시의 조건변화와회로설계에 있어서 공급전압의 변동, 전기부품의 특성편차, 회로조정시의 조건변화와

주위온도의 변화, 입력신호의 변동 등에 유의하여 최대 정격 중 하나라도 정격치를 초과하여

사용하는 것을 피해야 한다.

설계시 고려해야 될 주요 Factor는 각 입.출력단의 전압,전류,전력손실과 온도조건 등으로

다음 페이지부터 열거되는 조건에 따라 설계가 되어야 한다.

A. 절연전압(Isolation Voltage)

입력단과 출력단과의 절연정도를 RH=40~60%에서 1분간 규정전압을 인가시 절연이

파괴되지 않고 견딜 수 있는 전압을 나타낸 특성으로 Photo Coupler 선택시 중요한

특성이된다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사의 H11A817 이다.

입.출력간 절연전압은 Vac=5300rms이다.

B. IF(Continuous Forward Current)

입력단의 Anode와 Cathode에 연속적으로 인가할 수 있는 최대전류가입력단의 신뢰성과 밀접한 관계가 있음에 따라 규정된 IF(max) 이상의 전류가흐르지 않도록 주의해야 한다.현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 IF(Continuous Forward Current)는50mA이다.아래의 그림은 주위온도에 따른 Forward Current를 나타낸다.

C. Vr (Reverse Voltage)

입력단 Anode와 Cathode간의 Breakdown 방지를 위하여 허용할 수 있는

최대 역전압 이다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 Vr(Reverse Voltage)은

5V 이다.

D. Pc (Power Dissipation)

각 입.출력단에서 허용 가능한 최대전력 손실치로 SET에 적용 시에는 주위온도 및조건변화에 대한 허용가능 손실치가 고려 되어야 한다.각 온도조건에서의 허용가능 손실치는 Derating Factor에 의해 계산되어진다.현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 Pc(Power Dissipation)은100mW 이고, Derating은 1.33mW/C 이다.(25도 Ambient)아래의 그림은 주위온도에 따른 손실을 나타낸다.(Toshiba TLP-521)

E. VCEO (Collector-Emitter Breakdown Voltage)

Base 단자 개방시의 Emitter와 Collector간 Breakdown을 방지하기 위한 최대

허용 전압치이다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 VCEO는 70V 이다. 현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 VCEO는 70V 이다.

F. VECO (Emitter- Collector Breakdown Voltage)

Base 단자 개방시의 Emitter와 Collector간에 인가 가능한 허용 전압치 이다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 VECO는 6V 이다.

G. IC (Collector Current)

Photo TR의 Collector 단자에 흘릴 수 있는 최대허용 전류치 이다.현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 IC는 50mA 이다.아래의 그림은 VCE에 대한 IC특성을 나타낸다.

H. 온도조건

Photo Coupler의 온도조건은 아래의 사항을 고려한다.- Operating Temperature

Photo Coupler 를 정상동작 시킬 수 있는 주위의 온도범위 규정- Storage Temperature

Photo Coupler의 특성변화 없이 보관 가능한 온도범위- Soldering Temperature

Photo Coupler를 PCB에 실장시 Solder 온도의 규정범위로 신뢰성 보증측면에서 고려 되어야 한다.

참고사항:- Photo Coupler의 Lead를 직접 Solder시 260도에서 10sec 이내- Mold Package에 근접하게 Solder시 240도(Max)에서 10sec 이내

동아의 Solder 작업방법 : 245도 상태에서 4secFairchild사 권장방법: 260도 상태에서 10sec이내

I. 입력특성(IF VS VF특성)

Photo Coupler의 입력단은 Forward Current의 증가에 따라 Forward Voltage의 증가의형태를 나타내는 비례특성을 갖기 때문에 설계시 아래의 그림을 참고 한다.

J. VCE(SAT) (Collector-Emitter간 포화전압)

Collector-Emitter간 포화전압은 낮을수록 다음 단 회로에 미치는 영향이 적고전력손실이 적다.IC(Collector Current) VS VCE 관계를 아래의 그림에 나타낸다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 VCE(SAT)는 0.2V 이다.

K. CTR(Current Transfer Ratio)

CTR이란 입력측에 인가한 전류(IF )에 대한 출력측의 컬렉터 전류(IC)의 비율을백분율(%)로 나타낸다.

CTR(%) = IC/ IF x 100

CTR을 결정하는 요인은 여러가지가 있으나 출력측의 전류 증폭율에 따라서가장 크게 결정되며 입력측에 인가되는 전류(IF)에 따라서도 변화된다.설계시 아래의 그림을 참조한다.

L. ICEO(Collector Dark Current)

Photo Coupler의 입력단을 완전히 차단한 상태에서 출력 단에 흐르는 누설전류로Photo TR 출력의 경우 일반적으로 수 nA ~ 수십 nA 수준이 된다.주위온도의 상승에 대해 Leakage Current 증가를 가져 올 수 있고, ICEO는 또한VCE의 조건에도 변화한다.

현재 동아가 사용하고 있는 Fairchild사 H11A817 의 ICEO 는 최대 100nA 이다. 설계시 아래의 그림을 참조한다.

M. 응답속도(Switching Time)

Photro Coupler에 사용되는 Photo TR은 Collector와 Base간 접합면적이 넓고전류 증폭율이 높기 때문에 Collector의 접합용량도 크게 된다.따라서, Photo Coupler의 응답속도는 tf 시간이 가장 길어진다.이 특성은 근사적으로 아래의 식과 같이 구할 수 있다.

tf = 2.2 x CCB x hFE x RL

CCB : C-B간 정전용량hFE : Photo TR의 전류증폭율RL : 부하저항RL : 부하저항

O. Photo Coupler의 구조 및 구성

Photo Coupler Photo Coupler Photo Coupler Photo Coupler 구조구조구조구조 Photo Coupler Photo Coupler Photo Coupler Photo Coupler 구성구성구성구성