4-Pin全间距迷你扁平封装零交叉三端双向可控硅驱动器输出光耦合器FODM3063和FODM3083

一、引言

在电子设计领域，光耦合器是实现电气隔离和信号传输的重要元件。今天要介绍的是安森美（onsemi）的FODM3063和FODM3083系列光耦合器，它们在逻辑系统与交流电源设备的接口应用中表现出色，下面将对其详细特性、应用及相关设计要点进行分析。

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二、产品概述

2.1 基本结构

FODM3063和FODM3083系列由一个红外发光二极管和一个单片硅探测器通过光耦合组成，该探测器起到零电压交叉双向三端双向可控硅驱动器的作用。它们采用紧凑的4引脚迷你扁平封装，引脚间距为2.54mm。

2.2 应用场景

适用于逻辑系统与115/240V交流电源线供电设备的接口，如固态继电器、工业控制、电机、螺线管和消费电器等。

三、产品特性

3.1 关断状态电压上升临界速率

保证dv/dt为600V/s，这一特性有助于在电路中稳定地控制三端双向可控硅的开关动作，避免因电压变化过快而导致的误触发。

3.2 零电压交叉

能够在交流电压过零点时触发，减少了开关过程中的电磁干扰，提高了系统的稳定性和可靠性。

3.3 峰值阻断电压

• FODM3063：600V
• FODM3083：800V 不同的峰值阻断电压可以满足不同应用场景对电压的要求，工程师可以根据实际需求进行选择。

3.4 紧凑封装

4引脚表面贴装封装，最大间距高度为2.4mm，节省了电路板空间，适合小型化设计。

3.5 安全认证

• UL1577，3750VACRMS持续1分钟
• DIN - EN/IEC60747 - 5 - 5，565V峰值工作绝缘电压 这些认证确保了产品在电气安全方面符合相关标准，为设计人员提供了可靠的保障。

3.6 无铅器件

符合环保要求，响应了绿色电子的发展趋势。

四、安全与绝缘评级

4.1 安装分类

根据DIN VDE 0110/1.89表1，对于额定电源电压：

• < 150V RMS：I - IV类
• < 300V RMS：I - III类

4.2 气候分类

40/100/21，表明产品能够在一定的温度和湿度范围内正常工作。

4.3 污染等级

污染等级为2，意味着产品可以在一般的污染环境中使用。

4.4 比较跟踪指数

比较跟踪指数为175，反映了产品在绝缘性能方面的可靠性。

4.5 其他参数

• 最大工作绝缘电压（VIOTM）：6000Vpeak
• 外部爬电距离：≥5mm
• 外部间隙：≥5mm
• 绝缘距离（DTI）：≥0.4mm
• 外壳温度（Ts）：150°C
• 输入电流（Is.INPUT）：200mA
• 输出功率（Ps OUTPUT）：300mW
• 绝缘电阻（RIO）：>10⁹Ω

这些参数为设计人员在进行电路设计时提供了重要的参考，确保产品在安全范围内工作。

五、绝对最大额定值

5.1 温度范围

• 储存温度（TSTG）： - 55°C至 + 150°C
• 工作温度（TOPR）： - 40°C至 + 100°C
• 结温（TJ）： - 40°C至 + 125°C
• 引脚焊接温度（TSOL）：260°C持续10s

5.2 其他参数

• 探测器峰值非重复浪涌电流（ITSM）：1A（PEAK）
• 导通状态均方根电流（IT(RMS)）：70mA（RMS）
• 关断状态输出端电压：FODM3063为600V，FODM3083为800V
• 探测器功率耗散：300mW

需要注意的是，超过这些最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

六、电气特性

6.1 发射极特性

• 输入正向电压（VF）：IF = 30mA时为1.50V
• 反向泄漏电流（IR）：未给出具体值

6.2 探测器特性

• 峰值阻断电流（IDRM）：VR = 6V时为 - 100A，额定VDRM且IF = 0时为500nA
• 关断状态电压上升临界速率（dv/dt）：IF = 0时为600V/s

6.3 传输特性

• LED触发电流（IH）：未给出具体值，ITM = 100mA峰值时为3mA

6.4 零交叉特性

• 抑制电压（VIH）：IFT = 额定IFT时，最大为20V
• 抑制状态泄漏电流（IDRM2）：IFT = 额定IFT，额定VDRM，关断状态时，最大为2mA

6.5 隔离特性

• 交流均方根电压（VACRMS）：未给出具体值

产品的电气特性是设计电路时的关键依据，不同的应用场景需要根据这些特性进行合理的参数选择。

七、典型性能特性

文档中给出了多个典型性能特性图，包括LED正向电压与正向电流、泄漏电流与环境温度、保持电流与环境温度、触发电流与环境温度、触发所需LED电流与LED脉冲宽度、关断状态输出端电压与环境温度、导通状态特性等关系图。这些图可以帮助工程师直观地了解产品在不同条件下的性能表现，从而优化电路设计。

八、典型应用信息

8.1 反并联SCR驱动电路

文档中给出了240VAC的反并联SCR驱动电路示例，为工程师在设计类似电路时提供了参考。

8.2 零交叉光三端双向可控硅驱动器应用中串联电阻功率额定值的确定

• 工作原理：光三端双向可控硅用于触发四象限功率三端双向可控硅。在正常工作时，当电源电压低于最小抑制触发电压，且LED驱动电流大于最大LED触发电流时，光三端双向可控硅将触发。例如，对于FODM3063，LED触发电流应大于5mA，电源电压小于10V峰值。抑制电压的典型范围为10V至20V。
• 功率计算：以驱动敏感栅极四象限功率三端双向可控硅时360Ω电阻为例，通过公式 (P=(I{GT}+V{GT} / 330 Omega)^{2} × 360 Omega × DF) 计算功率，其中 (I{GT}=20 mA)，(V{GT}=1.5 V)，(DF = 0.6%)，计算得到 (P = 1.3 mW)。这表明与光三端双向可控硅和功率三端双向可控硅栅极串联的电阻功率耗散比预期小得多。
• 注意事项：不建议使用光三端双向可控硅驱动“无缓冲”三象限功率三端双向可控硅，因为可能导致光三端双向可控硅超出最大电流额定值，从而引起产品和电阻故障。

8.3 热线路开关应用电路

• 电阻计算：(R_{n}) 的计算应使IF等于部件的额定IFT（5mA）。
• 缓冲元件：39Ω电阻和0.01mF电容用于三端双向可控硅的缓冲，是否需要取决于具体的三端双向可控硅和负载。
• 电阻功率：1/4瓦电阻对于360Ω和330Ω电阻来说是足够的。
• 缓冲电阻功率：缓冲电阻的实际功率基于负载换向时的功率瞬变积分。对于功率因数接近1的电阻性负载，换向瞬变较小，峰值电流也较小。通常，对于分数马力感性负载，缓冲电路中的电阻功率额定值为1/2W至2W，且应采用低电感类型以过滤高频瞬变。

九、回流焊曲线

文档中给出了回流焊曲线，为产品的焊接工艺提供了指导，确保在焊接过程中不会因温度过高或过低而影响产品性能。

十、订购信息

产品编号	封装形式	包装数量
FODM3063	全间距迷你扁平4引脚	100个/管
FODM3063R2	全间距迷你扁平4引脚	2500个/带盘
FODM3063V	全间距迷你扁平4引脚，DIN EN/IEC60747 - 5 - 5选项	100个/管
FODM3063R2V	全间距迷你扁平4引脚，DIN EN/IEC60747 - 5 - 5选项	2500个/带盘

需要注意的是，该产品编号系统也适用于FODM3083产品。

十一、总结

FODM3063和FODM3083系列光耦合器具有多种优良特性，如零电压交叉、高dv/dt、不同的峰值阻断电压等，适用于多种交流电源设备的接口应用。在设计过程中，工程师需要根据产品的安全与绝缘评级、绝对最大额定值、电气特性等参数进行合理选择和设计，同时注意应用电路中电阻功率的计算和缓冲元件的使用。希望本文能为电子工程师在使用这两款光耦合器进行设计时提供有益的参考。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。