Pourquoi les optoisolateurs sont-ils blancs?

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J'ai remarqué que la plupart des opto-isolateurs (optocoupleurs, opto-triacs) ont un boîtier blanc. Pourquoi donc?

opto-isolator packages m.Alin
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Je n'en ai vu que des noirs
endolith

Réponses:

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Sommaire:

  • Dans les dispositifs optocoupleurs qui sont essentiellement identiques en plus d'être de couleur blanche ou noire, les feuilles de données des fabricants montrent des différences de vitesse de commutation et de performances thermiques, le blanc étant supérieur dans chaque cas.

  • Le paramètre physique le plus notable des appareils réels est une capacité beaucoup plus faible pour le boîtier blanc. Il semble probable que la capacité inférieure est causée par une constante diélectrique différente dans le matériau blanc et que la capacité inférieure permet une commutation plus rapide.

  • De nombreuses courbes de comparaison détaillées «blanc contre noir sur le même graphique» sont disponibles dans la fiche technique citée.

  • Les performances thermiques du matériau blanc se situent dans la plage attendue de caractéristiques de rayonnement supérieures (et éventuellement d'une conductivité thermique améliorée).

  • Notez que de nombreux premiers circuits intégrés étaient blancs en raison de l'utilisation d'emballages en céramique - assez différents du matériau considéré ici.

DIFFÉRENCES BASÉES SUR LES FICHES TECHNIQUES

  • Certaines différences significatives à très significatives sont évidentes entre des pièces par ailleurs apparemment identiques ou presque identiques, où la fiche technique fournit des données comparatives de paquets blancs et noirs. Cependant, certains fabricants n'offrent pas d'alternatives blanches et noires pour les mêmes numéros de pièces standard de l'industrie où d'autres offrent un choix (par exemple, Fairchild propose du blanc et du noir pour 4N25).

Lorsqu'un choix de couleur est proposé, les différences les plus notables sont

  • Une amélioration de 1,5 à 3 fois des temps de commutation pour les paquets blancs par rapport au noir.

  • Comportement thermique un peu meilleur des emballages blancs.

    L'étroitesse de la corrélation est quelque peu gâchée par les fabricants qui font de minuscules différences mécaniques qui ne sont certainement pas pertinentes mais qui laissent une très petite incertitude.

Les différences observables, basées sur des fiches techniques du monde réel, comprennent:

  • Les emballages blancs ont de meilleures caractéristiques thermiques.

    La résistance thermique est plus faible et

    Les pièces peuvent être déclassées à une plus petite quantité par degré d'augmentation de la température ambiante.

    La dissipation maximale autorisée peut être plus élevée.

  • La capacité d'entrée à la sortie est plus faible pour le boîtier blanc - probablement en raison d'une différence de constante diélectrique.

  • La vitesse de commutation est plus rapide pour le boîtier blanc. Varie selon la résistance de charge. Toff a affecté plus que Ton, mais les deux ont une différence significative. Ton 2x à 3x plus rapide en blanc !!!

Des exemples de tout ce qui précède peuvent être vus dans la fiche technique de l'optocoupleur Faichild 4N28

Cette version du 4N28 peut être obtenue en blanc (avec le suffixe "-M") ou en noir. Les différences entre les fiches techniques publiées comprennent:

  • Dissipation de puissance totale. 250 mW à 25 ° C dans chaque cas, mais déclassés par degré C à

    Noir - 3,3 mW
    Blanc - 2,94 mW.

  • Courant d'entrée direct DC moyen. Il est à noter que cela semble aller à l'encontre de la tendance mais n'est évidemment pas directement lié thermiquement.

    Noir - 100 mA
    Blanc - 60 mA

  • LED - dissipation de puissance et déclassement par degré C. Encore une fois, un "message mixte".

    Noir - 150/2 Blanc - 120 / 1,41.

  • Dissipation de puissance du détecteur. 150 mW à 25 ° C dans chaque cas, mais déclassés par degré C à

    Noir - 2,0 mW
    Blanc - 1,76 mW.

  • Entrée - Tension d'isolement de sortie. Un résultat bizarre mais ils semblent se différencier. Notez que 5300 VAC RMS = 7500 VAC_peak pour une onde sinusoïdale. Bien que la raison de cette spécification «différente mais la même» puisse être débattue, il est bizarre et trompeur de la spécifier de cette façon. Pour une onde sinusoïdale pure, ces spécifications sont identiques mais l'une est pour 1 minute et l'autre pour 1 seconde.

    Noir - 5300 VAC RMS, 60 Hz, 1 minute

    Blanc - 7500 VAC crête, 60 Hz, 1 seconde

  • Capacité d'isolement . Cela semble être significatif pour certaines applications MAIS elles spécifient chacune légèrement différemment, ce qui empêche certaines comparaisons. Notez que si la valeur du blanc n'est que de 40% de la valeur du noir, ce qui semble susceptible d'être très significatif, le blanc max est de 1000% du Whitetypical mais le noir typique n'est pas indiqué. Très bâclé.

    Noir - 0,5 pF typique

    Blanc - 0,2 pF typique, 2 pF max.

  • Dimensions de l'emballage. Ah! Idiots.

    Les versions noir et blanc ont leurs propres spécifications d'emballage et il existe diverses différences dimensionnelles mineures dans de nombreuses dimensions dans chacune des versions à trou traversant, CMS et espacées de 0,4 ". :-(.

  • Rapport de transfert de courant absolu - CTR.

    Aucune différence entre le blanc et le noir dans les données numériques.

    Cela semble faux sur la base d'inférences qui peuvent être tirées des données relatives du CTR.

  • Rapport de transfert de courant normalisé - CTR. Idiots encore, semble-t-il.

    L'axe du graphique est à différentes échelles (très mauvaise pratique) La
    normalisation à CTR = 1 par rapport à 10 mA empêche les comparaisons complètes.
    Le noir atteint un pic supérieur à 10 mA et à un mA inférieur à celui du blanc.

  • Vitesses de commutation. Ton, Toff, Trise, Tfall. Graphiques page 8. Ils varient en fonction de la résistance de charge, en particulier Tr et Toff, qui dépendent de la constante de temps de la résistance de rappel et de la capacité du dispositif.

  • Aux valeurs de résistance de charge typiques (1k à 10k), la tonne est environ 2x à 3x plus rapide pour le paquet blanc !!!

    À une charge de 1 k, le noir Toff équivaut à environ 1,5 fois le blanc Toff

    À une charge de 10k, le noir Toff est environ 2,2x blanc Toff

    À une charge de 100k (exceptionnellement élevée), le noir Toff est environ 3x blanc Toff

Remarque: La taille de l'échantillon sur laquelle se base ce qui précède est impressionnante. Cependant, les différences semblent réelles et importantes.

Russell McMahon
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2
Vous devez faire attention aux pseudo-corrélations. Il n'y a aucune raison physique pour que le blanc soit plus rapide, c'est donc probablement une pseudo-corrélation. C'est comme "les gens avec de petits pieds sont mauvais en physique de la matière à haute densité". C'est vrai: les enfants ne comprennent pas la physique HDM et ils ont de petits pieds. Ne mettez simplement pas "donc" ou "parce que" comme ça entre des déclarations apparemment corrélées.
stevenvh
1
Vous devez faire attention aux déclarations absolues, je pense :-). Et vous devez vérifier pour voir si un lien physique possible a été suggéré dans la (aka ma) réponse. Comme cela a été le cas dans ce cas. La corrélation ne prouve pas la causalité, comme on dit toujours - MAIS si la causalité existe, il est utile de la trouver. c'est-à-dire qu'il semble probable que la constante diélectrique de l'encapsulant utilisé affecte de manière significative les capacités inter et intra électrode et / ou interstructure et que cela affecte les constantes de temps. Un regard sur les graphiques de temps de commutation dans le document cité donne une bonne crédibilité à cette théorie.
Russell McMahon
Touché. Les gens prendront les choses pour acquises tout le temps, comme s'il n'y avait aucune raison physique pour que le blanc soit plus rapide, ou que de minuscules différences mécaniques ne soient presque certainement pas pertinentes ;-)
stevenvh
@stevenh - Vous apprécierez, j'en suis sûr, que le commentaire concernant les différences physiques minuscules est, bien sûr [tm], un jugement d'ingénierie réfléchi basé sur les faits disponibles (plus le mouvement des mains et quelques poissons morts) et était faites seulement après avoir soigneusement [tm] comparé les diagrammes dimensionnels pour les 3 types de paquet x 2 couleurs et en examinant si par exemple les différences entre White_1 et Blk_1 étaient appariées dans W2 / B2 & W3 / B3. Ils n'étaient pas cohérents. Les couleurs mais pas les paquets sont représentées graphiquement en détail et comme les différences entre les paquets ne sont pas bien corrélées avec les changements de spécifications, je pense que la déclaration est "sûre".
Russell McMahon
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Ce qui précède est en fait vrai (à part le poisson). Si je veux dire des choses comme "... de minuscules différences mécaniques qui ne sont certainement pas pertinentes ..." J'essaie (presque toujours) de faire en sorte qu'une telle affirmation soit considérée. Il peut être basé sur des recherches ou des vérifications approfondies, ou sur une vaste expérience ou, plus généralement, sur un certain mélange. Parfois, je «dis juste des choses», mais j'espère rarement disparaître. Même ma réponse originale, que je considère maintenant comme incorrecte (alias «il n'y a aucune raison») était basée sur l'expérience et sur la vérification de certaines fiches techniques. Pas assez de ce dernier comme il s'est avéré.
Russell McMahon
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Ils ne le sont pas toujours. En fait, je vois très peu d'optoisolateurs blancs. Ci-dessous, une alimentation retirée d'un téléviseur; il y a deux optos noirs proéminents qui traversent la frontière haute tension.

Optoisolateurs sur une alimentation

La raison peut être pour des raisons de sécurité ou pour faciliter l'identification. Par exemple, pourquoi la plupart des condensateurs de classe Y sont-ils bleus? Sur une chaîne de montage ou pendant une réparation, cela empêcherait de mélanger les condensateurs avec d'autres appareils, qui ne sont pas conçus pour la même application. Il pourrait également y avoir d'autres raisons; peut-être que le matériau particulier (peut-être en céramique au lieu de plastique) à partir duquel les optoisolateurs blancs sont fabriqués est plus robuste en ce qui concerne les dommages externes ou peut supporter une tension plus élevée. Peut-être que l'ingénieur qui les a conçus aimait juste les chips blanches;).

Thomas O
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Je n'ai pas dit qu'ils étaient tous blancs, mais la plupart de ceux que j'ai achetés étaient blancs. La théorie de la sécurité est logique.
m.Alin
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Notion intéressante, d'autant plus que la plupart des substitutions de puces aboutiraient à un produit qui ne serait pas fonctionnel, mais pas manifestement dangereux. Placer un circuit intégré là où un optoisolateur était censé aller pourrait créer une situation dangereuse avec une connexion galvanique reliant la barrière d'isolement. Selon ce que l'opto était censé faire, il serait même concevable qu'un appareil semble fonctionner principalement, malgré la condition dangereuse.
supercat
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L'argument de sécurité de Thomas ne sonne pas mal, mais alors vous vous attendriez à ce qu'ils soient tous blancs, et il se donne un contre-exemple.
Donc, tous les optocoupleurs ne sont pas blancs, bien que je n'en ai vu que quelques-uns qui ne le sont pas, mais ce ne sont pas non plus les seuls circuits intégrés blancs:

IC blanc

Il s'agit du package d'un réseau de résistances, qui n'est pas un circuit intégré classique (de manière simplifiée: signifiant beaucoup de transistors), tout comme l'optocoupleur (ayant une barrière entre ses deux parties). Il existe donc des optocoupleurs blancs et noirs, et les CI blancs peuvent ou non être des optocoupleurs. Je ne pense pas qu'il y ait une raison technique spécifique.

Stevenvh
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