magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

endrich lidA CT Micro és az Endrich saját fejlesztése

Az Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH Európa egyik vezető elektronikai alkatrész-disztribútora a dizájntámogatást elsődleges feladatának tartja, és sok esetben közvetít az alkatrészgyártók és a vásárlók között egyedi fejlesztésű alkatrész létrehozásában. Egyes gyártócégekkel olyan szoros az ilyen irányú kapcsolat, hogy nem csak vevői igényekre szabott egyedi megoldásokat fejlesztünk közösen, hanem katalógus-termékcsalád is megjelenik közös kínálatunkban. Erre jó példa a CT MICRO vállalattal közösen jegyzett CTP sorozat.

 

Az optocsatolók világában hatalmas fejlesztések az elmúlt évtizedekben nem nagyon történtek, holott igény bőven mutatkozik erre a tervezőtársadalom részéről. Célunk a világ legvékonyabb optocsatolójának kifejlesztése volt, amelyet a CT MICRO Double-Molded Co-Planar (DMC™) technológiájának segítségével sikerült is megvalósítani. Az eredeti technikai paramétereket a Phoenix Contact, az Endrich egyik – saját területén piacvezető – vásárlója definiálta, az alkatrészcsalád ma már katalógustermékként kapható. A kis felület mellett a legfontosabb elvárás a rendkívül alacsony kivitel volt, a standard 2 mm magas Mini-Flat (SOP) tokozásnál 25%-kal, a leggyakoribb 4PDIP (DIL) tokozásnál pedig 60%-kal vékonyabb a CTP17 sorozat minden eleme. (1. ábra)

 

 abra1

 1. ábra

 

A CT Micro vállalatról

A CT Micro International Corporation egy vevőorientált és technológiavezérelt vállalkozás (Customer oriented & Technology driven), amelyet azért alapítottak, hogy élvonalbeli műszaki tartalmat foglaljanak be a piac legkomolyabb elvárásainak megfelelő termékeikbe. Az alapítók és a cég vezetői olyan technikai szakemberek, akik évtizedes fejlesztői, marketing és értékesítési tapasztalattal rendelkeznek az optoelektronika és a diszkrét MOSFET félvezető technika területén. A technikai vezetés és a felsővezetés tagjai is több mint 15 éve foglalkoznak infravörös eszközökkel, így minimális idő befektetésével és erőbedobással képesek a piaci igényeknek megfelelő termék megvalósítására.
A célterület többek között a fogyasztási termékek, a háztartási gépek és az ipari berendezések piaca. Tudva azt, hogy a legjobb minőségű termékekhez a legjobb minőségű alkatrészekre van szükség, a CT MICRO a tervezés és a gyártás során is világszínvonalú minőségbiztosítási rendszert üzemeltet.

 

A világ legvékonyabb tranzisztorkimenetű optocsatolója

Az optocsatolók világában a „legvékonyabbnak” lenni nem mindennapi kihívás, hiszen minél méretesebb az alkatrész, annál több fizikai szigetelés áll rendelkezésre a szétválasztott rendszerek közti nagy potenciálkülönbség biztonságos fenntartására. A ma kapható legvékonyabb alkatrészek esetleg nem alkalmasak egyes speciális vevői igények kezelésére, ilyenkor van szükség az olyan megoldásokra, amit a CT MICRO kinál, aki hajlandó a fizikai határok feszegetésére, és a lehető legvékonyabb alkatrész kifejlesztésére. Ez az új DFN tokozás a standard 2 mm magas Mini-Flat (SOP) tokozásnál 25%-kal, a leggyakoribb 4PDIP (DIL) tokozásnál pedig 60%-kal alacsonyabb, amelyet CT Micro Double-Molded Co-Planar (DMC™) technológiájának alkalmazásával sikerült elérni. (2., 3. ábra) Ez az Ultra-Flat tokozás lehetővé teszi a legvékonyabb elektronikai végtermék létrehozását, ami találkozik a piac helytakarékossági elvárásaival.

 

abra2

2. ábra

 

abra3

3. ábra

 

Ami az optocsatoló belső felépítését illeti, ha az IR Led és fototranzisztor egy síkban, egymás mellett helyezkedik el, akkor egysíkú elrendezésről beszélünk. Ilyenkor a tokozás belsejében valamilyen visszaverő anyag biztosítja az optikai csatolást. Ha a LED és a fototranzisztor egymás alatt, szembenézve kerülnek beépítésre, akkor az „alul-felül” konstrukcióról beszélünk. Az előbbi elrendezés előnye, hogy fix szigetelési vastagság állítható elő, amellyel nagy átütési szilárdság érhető el, és a közös módú zajelnyomása is jobb lesz, mivel az „alul-felül” konstrukcióval ellentétben nem épül fel kapacitív töltés a bemenet és a kimenet között. Az „alul-felül” elrendezés viszont a CTR pontosabb beállíthatóságát biztosítja (current transfer ratio – CTR – az optocsatoló áramátviteli aránya).
Az egysíkú elrendezés további előnye, hogy azonos alapon (lead-frame) helyezkedik el a LED és a fototranzisztor, nincs szükség a bemeneti és kimeneti hordozók pozicionálására.
A CT Micro mérnökei egyesítették az egysíkú („co-planar”) és az „alul-felül” elrendezések előnyeit. Az adó és a vevő egy miniatűr NYÁK lemezre kerül, így biztosítva az egysíkban történő elhelyezést. A 2,5 kVRMS átütési szilárdság 0,4 mm feletti fix méretű belső fizikai szigetelési távolság alkalmazásával tartható fenn, ami akkor sem változik, ha a közös alaplapot mechanikai hajlítóerő éri. A belső átlátszó és reflektív kitöltőanyagok közel azonos hőtágulásúak, így a mechanikai tulajdonságok is jók lesznek. Az első fröccsöntéssel az áttetsző kitöltőanyag kerül az optoelemek fölé, majd a második fázisban a reflektív kitöltőanyag és a tokozás épül fel. (4., 5., 6. ábra)
A tervezési technológia lehetővé teszi 2 és 4 csatornás változatok létrehozását. A jövőben még nagyobb átütési szilárdságú változatok is készíthetők a hordozóanyag további fejlesztésével, emellett helytakarékos változatok is rövid idő alatt fejleszthetők.

 

abra4

4. ábra

 

abra5

5. ábra

 

 

abra6

6. ábra

 

Ami az optikai viselkedést illeti, először a CTR fogalmát kell tisztáznunk.
Az optocsatoló áramátviteli aránya (current transfer ratio – CTR) a tranzisztorok DC áramerősítésével (hFE) analóg fogalom, és a kimeneti áramerősség (IC), valamint a bemeneti áramerősség (IF) arányát adja meg.

 

CTR(%) = (IC/IF) × 100

 

A CTR ugyanolyan fontos jellemzője az optocsatolónak, mint az átütési szilárdság és az alábbi tényezőktől függ:

• az infra LED meghajtó áramától (IF),
• a környezeti hőmérséklettől,
• az optocsatoló öregedésétől.

 

Emiatt a tervezés során a CTR-re külön figyelmet kell fordítani, mert amennyiben nem megfelelő tűréssel rendelkezik a dizájn, a kimenet szintje esetleg túl alacsony lesz, ami a rendszer hibás működéséhez vezet. (7. ábra)

 

abra7

7. ábra

 

A CTR bemeneti áramtól való függését a fenti ábrán tekinthetjük át általános optocsatolók esetén. Megfigyelhető, hogy az alacsony áramú területen (IF=1 mA) és a magas áramú területen (IF=20 mA) a CTR különböző módon csökken, alacsony áram esetén kritikus az IF helyes megválasztása, mert rossz méretezés esetén az IC túl kicsi lehet, ami hibás működéshez vezet.

abra8

8. ábra 

 

abra9

9. ábra

 

A CT Micro a CTP17 esetén garantálja a CTR 100%–300% közti értéket IF=1 mA/VCE=5 V esetére az alacsony meghajtóáramú flexibilis dizájn támogatására, és a jó hatásfok elérésére.
Amíg a LED fényhasznosítása a környezeti hőmérséklet emelkedésével csökken, addig a tranzisztor erősítése növekszik, így az optocsatoló CTR értéke e két ellentétes hatás eredőjeként az ábrán látható módon függ a hőmérséklettől (8. ábra és 9. ábra).

 

abra10

10. ábra

 

abra11

 11. ábra

 

abra12

12. ábra


A kétcsatornás változat a CTP17 sematikus rajza az ábrán látható. (10. ábra) A fototranzisztoros kimenet optikailag csatolt bemeneti GaAs IR LED-del közösen alkotja az optocsatolót. (11. ábra)
A CTP47 sorozat 4 egymástól független optocsatoló-csatornát tartalmaz, mindegyik egy-egy fototranzisztor-kimenettel rendelkezik, ami optikai csatolásban áll a saját GaAs IR bemeneti LED-del. (12. ábra)
A kiterjesztett –55 °C és 125 °C közötti működési hőmérséklet-tartománynak és a hosszú idejű stabilitásnak köszönhetően az ipari környezetben való elvárásoknak messzemenőkig megfelel ez az optocsatoló-család.

 

Szerző: Kiss Zoltán – Export Igazgató, Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH

 

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Sales Office Budapest
1191 Budapest, Corvin krt. 7-13.
Tel.: + 36 1 297 4191
E-mail: hungary@endrich.com
www.endrich.com