我注意到大多数光隔离器(光耦合器、光三端双向可控硅开关)都有白色封装。这是为什么?
为什么光隔离器是白色的?
概括:
在除了白色或黑色之外基本相同的光耦合器器件中,制造商的数据表显示了开关速度和热性能的差异,白色在每种情况下都优越。
实际器件最显着的物理参数是白色封装的电容要低得多。较低的电容似乎是由白色材料中不同的介电常数引起的,并且较低的电容允许更快的切换。
引用的数据表中提供了许多详细的“同一图表上的白色与黑色”比较曲线。
白色材料的热性能在预期的优越辐射特性范围内(并且可能还增强了热导率。)
请注意,由于使用陶瓷封装,许多早期的 IC 都是白色的——与这里考虑的材料完全不同。
基于数据表的差异
- 在数据表提供比较的白色和黑色 pkg 数据的情况下,其他明显相同或几乎相同的部件之间存在一些显着到非常显着的差异。但是,一些制造商不为相同的行业标准零件编号提供白色和黑色替代品,而其他制造商提供选择(例如,Fairchild 为 4N25 提供白色和黑色)。
在提供颜色选择的地方,最显着的区别是
与黑色封装相比,白色封装的切换时间提高了 1.5 至 3 倍。
白色封装的热性能稍好一些。
制造商制造微小的机械差异,这在一定程度上破坏了相关性的紧密性,这些差异几乎可以肯定是不相关的,但会留下非常小的不确定性。
根据真实世界的数据表,可以看到的差异包括:
白色封装具有更好的热特性。
热阻较低且
环境温度每升高 1 度,部件的额定值就会降低。
最大允许耗散可以更高。
白色封装的输入到输出电容较低——可能是由于介电常数不同。
白色封装的开关速度更快。因负载电阻而异。Toff 影响大于 Ton 但两者有显着差异。吨白色快 2 到 3 倍!
以上所有示例都可以在飞兆半导体 4N28 光耦合器的数据表中看到
此版本的 4N28 有白色(带有“-M”后缀)或黑色可供选择。已发布的数据表差异包括:
总功耗。每种情况下在 25C 时为 250 mW,但在每摄氏度时降额
黑色 - 3.3 mW
白色 - 2.94 mW。直流平均正向输入电流。请注意,这似乎与趋势背道而驰,但显然与热没有直接关系。
黑色 - 100 mA
白色 - 60 mALED - 每摄氏度的功耗和降额。再次,“混合信息”。
黑色 - 150 / 2 白色 - 120 / 1.41。
检测器功耗。每种情况下在 25C 时为 150 mW,但在每摄氏度降额
黑色 - 2.0 mW
白色 - 1.76 mW。输入 - 输出隔离电压。一个奇怪的结果,但它们似乎确实有所不同。请注意,对于正弦波, 5300 VAC RMS = 7500 VAC_peak 。虽然这种“不同但相同”规范的原因可以争论,但以这种方式指定它是奇怪和误导性的。对于纯正弦波,这些规格相同,但一个为 1 分钟,另一个为 1 秒。
黑色 - 5300 VAC RMS,60 Hz,1分钟
白色 - 7500 VAC 峰值,60 Hz,1秒
隔离电容。这对于某些应用程序来说似乎很重要,但它们对每个应用程序的规范略有不同,这阻止了某些比较。请注意,虽然白色值仅是黑色值的 40%,这似乎非常重要,但白色最大值是白色典型值的 1000%,但未说明黑色典型值。很草率。
黑色 - 0.5 pF 典型值
白色 - 0.2 pF 典型值,2 pF 最大值。
包装尺寸。啊!白痴。
黑色和白色版本有自己的封装规格,并且每个通孔、SMD 和 0.4" 间隔版本的许多尺寸都有各种细微的尺寸差异。:-(。
绝对电流传输率 - CTR。
数字数据中白色和黑色之间没有区别。
根据可能从相对 CTR 数据中得出的推论,这似乎是错误的。
归一化电流传输比 - CTR。又是白痴,看来。
图表轴是不同的比例(非常糟糕的做法)
归一化到 CTR = 1 相对于 10 mA 防止完全比较。
黑色峰值高于10 mA,而mA低于白色。切换速度。吨,托夫,特里斯,特法尔。图表第 8 页。这些随负载电阻而变化,尤其是 Tr 和 Toff,它们取决于上拉电阻器和器件电容的时间常数。
在典型的负载电阻值(1k 到 10k)下,白色封装的 Ton 大约快 2 到 3 倍!!!
在 1k 负载下,Toff black 大约是 Toff white 的 1.5 倍
在 10k 负载下,Toff black 大约是 Toff white 的 2.2 倍
在 100k 负载下(异常高)Toff black 大约是 Toff white 的 3 倍
注意:以上所基于的样本量非常小。然而,这些差异似乎是真实的和显着的。
他们并非总是如此。事实上,我看到的白色光隔离器很少。下面是从电视上拆下的电源;有两个突出的黑色光电器件穿过高压边界。
原因可能是为了安全或帮助识别。例如,为什么大多数 Y 类电容器是蓝色的?在装配线上或维修期间,它可以防止将电容器与其他设备混在一起,这些设备不适合相同的应用。也可能有其他原因;也许白色光隔离器的特定材料(可能是陶瓷而不是塑料)在外部损坏方面更加坚固,或者可以承受更高的电压。也许设计它们的工程师只是喜欢白色芯片;)。
东芝的光电耦合器和光电继电器目录(PDF, 3 MB) 说:
托马斯的安全论点听起来不错,但你会认为他们都是白人,他给自己举了一个反例。
因此,并非所有光耦合器都是白色的,尽管我只看到少数不是白色的,但它们也不是唯一的白色 IC:
这是电阻网络的封装,它不是经典的 IC(简单地说:意味着很多晶体管),就像光耦合器(在它的两个部分之间有一个屏障)一样。所以有白色和黑色的光耦合器,白色的IC可能是也可能不是光耦合器。我认为没有特定的技术原因。