Warum sind Optoisolatoren weiß?
Antworten:
Zusammenfassung:
Bei Optokopplergeräten, die im Wesentlichen identisch sind, abgesehen davon, dass sie entweder weiß oder schwarz sind, zeigen die Datenblätter der Hersteller Unterschiede in der Schaltgeschwindigkeit und der Wärmeleistung, wobei Weiß jeweils überlegen ist.
Der bemerkenswerteste physikalische Parameter der tatsächlichen Geräte ist eine viel geringere Kapazität für das weiße Gehäuse. Es ist wahrscheinlich, dass die niedrigere Kapazität durch eine andere Dielektrizitätskonstante im weißen Material verursacht wird und dass die niedrigere Kapazität ein schnelleres Schalten ermöglicht.
Im zitierten Datenblatt sind zahlreiche detaillierte Vergleichskurven "Weiß gegen Schwarz im selben Diagramm" verfügbar.
Die Wärmeleistung des weißen Materials liegt innerhalb des Bereichs, der von überlegenen Strahlungseigenschaften (und möglicherweise auch einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit) erwartet werden würde.
Beachten Sie, dass viele frühe ICs aufgrund der Verwendung von Keramikgehäusen weiß waren - ganz anders als das hier betrachtete Material.
DATENBLATTBASIERTE UNTERSCHIEDE
- Einige signifikante bis sehr signifikante Unterschiede sind zwischen ansonsten scheinbar identischen oder nahezu identischen Teilen erkennbar, bei denen das Datenblatt vergleichende weiße und schwarze Pkg-Daten enthält.Einige Hersteller bieten jedoch keine weißen und schwarzen Alternativen für die gleichen branchenüblichen Teilenummern an, bei denen andere die Wahl haben (z. B. bietet Fairchild Weiß und Schwarz für 4N25 an).
Wo eine Farbauswahl angeboten wird, sind die bemerkenswertesten Unterschiede
Eine 1,5- bis 3-fache Verbesserung der Schaltzeiten für weiße Pakete im Vergleich zu schwarzen.
Etwas besseres thermisches Verhalten von weißen Verpackungen.
Die enge Korrelation wird durch die Hersteller etwas beeinträchtigt, die winzige mechanische Unterschiede machen, die mit ziemlicher Sicherheit nicht relevant sind, aber nur eine sehr geringe Unsicherheit hinterlassen.
Zu den Unterschieden, die anhand der Datenblätter der realen Welt erkennbar sind, gehören:
Weiße Verpackungen haben bessere thermische Eigenschaften.
Der Wärmewiderstand ist geringer und
Teile können mit einem geringeren Anstieg der Umgebungstemperatur pro Grad reduziert werden.
Die maximal zulässige Verlustleistung kann höher sein.
Der Eingang zur Ausgangskapazität ist für das weiße Gehäuse geringer - vermutlich aufgrund eines Unterschieds in der Dielektrizitätskonstante.
Die Schaltgeschwindigkeit ist für das weiße Paket schneller. Variiert je nach Lastwiderstand. Toff beeinflusste mehr als Ton, aber beide unterschieden sich signifikant. Tonne 2x bis 3x schneller in Weiß !!!
Beispiele für all das finden Sie im Datenblatt für den Faichild 4N28-Optokoppler
Diese Version des 4N28 ist in Weiß (mit dem Suffix "-M") oder in Schwarz erhältlich. Zu den Unterschieden im veröffentlichten Datenblatt gehören:
Gesamtverlustleistung. Jeweils 250 mW bei 25 ° C, jedoch pro Grad C bei
Schwarz - 3,3 mW
Weiß - 2,94 mW.DC durchschnittlicher Vorwärts-Eingangsstrom. Beachten Sie, dass dies dem Trend zu widersprechen scheint, aber offensichtlich nicht direkt thermisch zusammenhängt.
Schwarz - 100 mA
Weiß - 60 mALED - Verlustleistung und Leistungsreduzierung pro Grad C. Wieder eine "gemischte Nachricht".
Schwarz - 150/2 Weiß - 120 / 1,41.
Verlustleistung des Detektors. Jeweils 150 mW bei 25 ° C, jedoch pro Grad C bei
Schwarz - 2,0 mW
Weiß - 1,76 mW.Eingang - Ausgangsisolationsspannung. Ein bizarres Ergebnis, aber sie scheinen sich zu unterscheiden. Beachten Sie, dass 5300 VAC RMS = 7500 VAC_peak für eine Sinuswelle. Während der Grund für diese "andere, aber gleiche" Spezifikation diskutiert werden kann, ist es bizarr und irreführend, sie auf diese Weise anzugeben. Für eine reine Sinuswelle sind diese Spezifikationen identisch, eine gilt jedoch für 1 Minute und die andere für 1 Sekunde.
Schwarz - 5300 VAC RMS, 60 Hz, 1 Minute
Weiß - 7500 VAC Spitze, 60 Hz, 1 Sekunde
Isolationskapazität . Dies scheint für einige Anwendungen von Bedeutung zu sein, ABER sie spezifizieren sich jeweils geringfügig, was einen bestimmten Vergleich verhindert. Beachten Sie, dass während der Weißwert nur 40% des Schwarzwerts beträgt, was wahrscheinlich hoch signifikant ist, das Weißmaximum 1000% des Weißtypischen Wertes beträgt , der typische Schwarzwert jedoch nicht angegeben wird. Sehr schlampig.
Schwarz - typisch 0,5 pF
Weiß - 0,2 pF typisch, 2 pF max.
Paketabmessungen. Agh! Idioten.
Die Schwarz-Weiß-Versionen haben ihre eigenen Paketspezifikationen und es gibt verschiedene geringfügige Maßunterschiede in vielen der Abmessungen in jeder der Durchgangsloch-, SMD- und 0,4 "-Versionen. :-(.
Absolutes Stromübertragungsverhältnis - CTR.
Keine Unterschiede zwischen Weiß und Schwarz in numerischen Daten.
Dies scheint aufgrund von Schlussfolgerungen, die aus relativen CTR-Daten gezogen werden können, falsch zu sein.
Normalisiertes Stromübertragungsverhältnis - CTR. Wieder Idioten, wie es scheint.
Die Diagrammachsen sind unterschiedliche Maßstäbe (sehr schlechte Praxis). Die
Normalisierung auf CTR = 1 relativ bei 10 mA verhindert vollständige Vergleiche.
Schwarze Spitzen höher bei 10 mA und bei niedrigerem mA als Weiß.Geschwindigkeiten wechseln. Tonne, Toff, Trise, Tfall. Diagramme Seite 8. Diese variieren mit dem Lastwiderstand, insbesondere Tr und Toff, die von der Zeitkonstante des Pullup-Widerstands und der Gerätekapazität abhängen.
Bei typischen Lastwiderstandswerten (1k bis 10k) ist Tonne für das weiße Gehäuse etwa 2x bis 3x schneller !!!
Bei 1k Last ist Toff Schwarz ungefähr 1,5x Toff Weiß
Bei 10k Last ist Toff Schwarz ungefähr 2,2x Toff Weiß
Bei 100k Last (ungewöhnlich hoch) ist Toff Schwarz ungefähr 3x Toff Weiß
Hinweis: Die Stichprobengröße, auf der das oben Gesagte basiert, ist beeindruckend klein. Die Unterschiede scheinen jedoch real und signifikant zu sein.
Sie sind nicht immer. Tatsächlich sehe ich nur sehr wenige weiße Optoisolatoren. Unten sehen Sie ein Netzteil, das von einem Fernseher entfernt wurde. Es gibt zwei markante schwarze Optos, die die Hochspannungsgrenze überschreiten.
Der Grund kann aus Sicherheitsgründen oder zur Unterstützung der Identifizierung sein. Warum sind beispielsweise die meisten Kondensatoren der Klasse Y blau? Auf einer Montagelinie oder während der Reparatur würde dies verhindern, dass die Kondensatoren mit anderen Geräten verwechselt werden, die nicht für dieselbe Anwendung ausgelegt sind. Es könnte auch andere Gründe geben; Möglicherweise ist das spezielle Material (möglicherweise Keramik anstelle von Kunststoff), aus dem die weißen Optoisolatoren hergestellt sind, hinsichtlich äußerer Schäden robuster oder kann eine höhere Spannung aushalten. Vielleicht mochte der Ingenieur, der sie entworfen hat, nur weiße Chips;).
Im Fotokoppler- und Fotorelais-Katalog von Toshiba (PDF, 3 MB) heißt es:
Thomas 'Sicherheitsargument klingt nicht schlecht, aber dann würde man erwarten, dass sie alle weiß sind, und er gibt sich selbst ein Gegenbeispiel.
Daher sind nicht alle Optokoppler weiß, obwohl ich nur wenige gesehen habe, die es nicht sind, aber sie sind auch nicht die einzigen weißen ICs:
Dies ist das Paket eines Widerstandsnetzwerks, das kein klassischer IC ist (vereinfacht gesagt: viele Transistoren), genau wie der Optokoppler (mit einer Barriere zwischen seinen beiden Teilen). Es gibt also weiße und schwarze Optokoppler, und weiße ICs können Optokoppler sein oder nicht. Ich glaube nicht, dass es einen bestimmten technischen Grund gibt.