Por que os optoisoladores são brancos?

Percebi que a maioria dos opto-isoladores (optoacopladores, opto-trícs) tem um pacote branco. Por que é que?

Resumo:

• Nos dispositivos de acoplamento óptico que são essencialmente idênticos, além de serem brancos ou pretos, as folhas de dados do fabricante mostram diferenças na velocidade de comutação e no desempenho térmico, sendo o branco superior em cada caso.

• O parâmetro físico mais notável dos dispositivos atuais é uma capacitância muito menor para o pacote branco. Parece provável que a capacitância mais baixa seja causada por uma constante dielétrica diferente no material branco e que a capacitância mais baixa permita uma comutação mais rápida.

• Numerosas curvas de comparação detalhadas "branco versus preto no mesmo gráfico" estão disponíveis na folha de dados citada.

• O desempenho térmico do material branco está dentro da faixa esperada de características superiores de radiação (e possivelmente também maior condutividade térmica).

• Observe que muitos ICs iniciais eram brancos devido ao uso de embalagens de cerâmica - bem diferentes do material considerado aqui.

DIFERENÇAS BASEADAS EM FOLHAS DE DADOS

• Algumas diferenças significativas a muito significativas são evidentes entre partes aparentemente idênticas ou quase idênticas, nas quais a folha de dados fornece dados comparativos de pacotes em branco e preto. No entanto, alguns fabricantes não oferecem alternativas em branco e preto para os mesmos números de peça padrão do setor, onde outros oferecem uma opção (por exemplo, Fairchild oferece branco e preto para o 4N25).

Onde é oferecida uma escolha de cores, as diferenças mais notáveis ​​são

• Uma melhoria de 1,5x a 3x nos tempos de comutação para pacotes brancos em comparação com preto.

• Comportamento térmico um pouco melhor em embalagens brancas.

  A rigidez da correlação é um pouco estragada pelos fabricantes, fazendo minúsculas diferenças mecânicas que quase certamente não são relevantes, mas que deixam uma quantidade muito pequena de incerteza.

As diferenças que podem ser vistas, com base em folhas de dados do mundo real incluem:

• Pacotes brancos têm melhores características térmicas.

  A resistência térmica é menor e

  As peças podem ser reduzidas a uma quantidade menor por aumento de grau na temperatura ambiente.

  A dissipação máxima permitida pode ser maior.

• A entrada na capacitância Ouput é mais baixa para o pacote branco - presumivelmente devido a uma diferença na constante dielétrica.

• A velocidade de comutação é mais rápida para o pacote branco. Varia de acordo com o resistor de carga. Toff afetou mais que Ton, mas ambos diferiram significativamente. Ton 2x a 3x mais rápido em branco !!!

Exemplos de todas as alternativas acima podem ser vistos na ficha técnica do acoplador óptico Faichild 4N28

Esta versão do 4N28 pode ser obtida em branco (com o sufixo "-M") ou em preto. As diferenças publicadas nas folhas de dados incluem:

• Dissipação total de energia. 250 mW a 25 ° C em cada caso, mas com redução do grau C a

  Preto - 3,3 mW
  Branco - 2,94 mW.

• Corrente de entrada direta média DC. Observe que isso parece contrariar a tendência, mas obviamente não está diretamente relacionado termicamente.

  Preto - 100 mA
  Branco - 60 mA

• LED - dissipação de energia e redução do nível C. Mais uma vez, uma "mensagem mista".

  Preto - 150/2 Branco - 120 / 1,41.

• Dissipação de energia do detector. 150 mW a 25 ° C em cada caso, mas reduzidos por grau C a

  Preto - 2,0 mW
  Branco - 1,76 mW.

• Tensão de isolamento de entrada - saída. Um resultado bizarro, mas eles parecem ser diferenciadores. Observe que 5300 VAC RMS = 7500 VAC_pico para uma onda senoidal. Embora o motivo dessa especificação "diferente, mas igual" possa ser debatido, é bizarro e enganoso especificá-la dessa maneira. Para uma onda senoidal pura, essas especificações são idênticas, mas uma é por 1 minuto e a outra por 1 segundo.

  Preto - 5300 VCA RMS, 60 Hz, 1 minuto

  Branco - pico de 7500 VCA, 60 Hz, 1 segundo

• Capacitância de isolamento . Isso parece ser significativo para alguns aplicativos, mas eles especificam cada um de maneira um pouco diferente, o que impede certas comparações. Observe que, embora o valor do branco seja apenas 40% do valor do preto, o que parece ser altamente significativo, o branco máximo é 1000% do whitípico, mas o típico preto não é declarado. Muito desleixado.

  Preto - 0,5 pF típico

  Branco - 0,2 pF típico, 2 pF máx.

• Dimensões da embalagem. Agh! Idiotas.

  As versões em preto e branco têm suas próprias especificações de embalagem e existem várias diferenças dimensionais menores em muitas dimensões em cada uma das versões espaçadas, SMD e 0,4 ". :-(.

• Relação de Transferência de Corrente Absoluta - CTR.

  Não há diferenças entre branco e preto nos dados numéricos.

  Isso parece errado com base em inferências que podem ser extraídas de dados relativos à CTR.

• Taxa de transferência de corrente normalizada - CTR. Idiotas novamente, ao que parece.

  Os eixos dos gráficos são escalas diferentes (prática muito ruim) A
  normalização para CTR = 1 relativa a 10 mA impede comparações completas.
  Os picos pretos são superiores a 10 mA e a mA inferiores ao branco.

• Velocidades de comutação. Ton, Toff, Trise, Tfall. Gráficos página 8. Eles variam com a resistência da carga, especialmente Tr e Toff, que dependem da constante de tempo do resistor de pullup e da capacitância do dispositivo.

• Em valores típicos de resistores de carga (1k a 10k) Ton é cerca de 2x a 3x mais rápido para a embalagem branca !!!

  Com uma carga de 1k, o Toff preto é cerca de 1,5x Toff branco

  Com 10k de carga, o preto Toff é de cerca de 2,2x Toff branco

  Com carga de 100k (excepcionalmente alto), o preto Toff é cerca de 3x Toff branco

Nota: O tamanho da amostra em que se baseia acima é impressionantemente pequeno. No entanto, as diferenças parecem reais e significativas.

Eles nem sempre são. De fato, vejo muito poucos optoisoladores brancos. Abaixo está uma fonte de alimentação removida de uma TV; existem dois optos pretos proeminentes cruzando o limite de alta tensão.

O motivo pode ser por segurança ou para ajudar na identificação. Por exemplo, por que a maioria dos capacitores da classe Y é azul? Em uma linha de montagem ou durante o reparo, evitaria misturar os capacitores com outros dispositivos que não são classificados para a mesma aplicação. Também poderia haver outras razões; talvez o material em particular (talvez de cerâmica em vez de plástico) de que os optoisoladores brancos sejam feitos seja mais resistente em relação a danos externos ou possa suportar uma tensão mais alta. Talvez o engenheiro que os projetou tenha gostado das lascas brancas;).

O catálogo de fotoacopladores e fotorreceptores da Toshiba (PDF, 3 MB) diz:

O argumento de segurança de Thomas não parece ruim, mas você esperaria que todos fossem brancos e ele se deu um contra-exemplo.
Portanto, nem todos os acopladores ópticos são brancos, embora eu tenha visto apenas alguns que não são, mas também não são os únicos ICs brancos:

Este é o pacote de uma rede de resistores, que não é um CI clássico (simplista: significa muitos transistores), assim como o optocoupler (tendo uma barreira entre as duas partes). Portanto, existem optoacopladores brancos e pretos, e os ICs brancos podem ou não ser optoacopladores. Eu não acho que haja uma razão técnica específica.