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博客

2015年大盘点:工程师最关注的七大电路保护器件

已有 428 次阅读2016-2-17 14:27

在电子产品购买环节中,消费者更注重的是功能体验以及后期的维护服务,而作为工程师,除了关注功能之外,更关注的显然是与产品质量息息相关的电路保护。电路 保护是电子产品必不可少的防护,它能有效减少在过电压、过电流及静电放电情况下精密元器件的损坏,是电子产品的保护神。在过去的2015年间,硕凯电子(http://www.socay.com)为多家客户提供过防护方案及各类电路保护器件,诸如防雷器件、过压器件、过流器件以及防静电等电路保护器件,在此做一个小盘点,将工程师最关注的七大电路保护器件分享给大家。

防雷器件

市场中常见的防雷器件有以下几种:陶瓷气体放电管、 半导体放电管和强效放电管(玻璃放电管),至于如何选择这三款防雷器件呢,就要根据实际产品应用的防护等级、工作电压、工作电流以及功率和其他的参数值来确定。

1、陶瓷气体放电管:

防雷器件中应用最广泛的是陶瓷气体放电管,之所以说陶瓷气体放电管是应用最广泛的防雷器件,是因为无论是直流电源的防雷还是各种信号的防雷,陶瓷气体放电管都能起到很好的防护作用。其最大的特点是通流量大,级间电容小,绝缘电阻高,击穿电压可选范围大。

硕凯SOCAY陶瓷气体放电管多用在通信产品、防雷器、特殊电源、通讯线路、通讯配线架、保安单元、安防产品等产品中起到防雷保护作用。

2、半导体放电管:

半导体放电管是一种过压保护器件,是利用晶闸管原理制成的,依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电,可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围,构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。具有精确导通、快速响应(响应时间ns级)、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。

硕凯SOCAY半导体放电管多用于调制解调器、传真机、PBX系统、电话、POS系统、模拟和数字卡等。由于其浪涌通流能力较同尺寸的TVS管强,可在无源电路中代替TVS管使用。

3、玻璃放电管:

玻璃放电管(强效放电管)是20世纪末新推出的防雷器件,它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点:绝缘电阻高(≥10^8Ω)、极间电容小(≤0.8pF)、放电电流较大(最大达3 kA)、双向对称性、反应速度快(不存在冲击击穿的滞后现象)、性能稳定可靠、导通后电压较低,此外还有直流击穿电压高(最高达5000V)、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大(±20%)。

硕凯SOCAY玻璃放电管主要应用于有线电视,铁路通信,安防等设备中,以防止设备受过压冲击和雷电闪击而损坏。主要用于防止浪涌电流或者过电压对设备造成损坏。

过压器件:

过压保护器件多用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏,常用的过压保护器件有压敏电阻、瞬态抑制二极管、ESD放电二极管和陶瓷放电管、玻璃放电管以及半导体放电管等防雷器件,防雷器件在上面已经有介绍过,接下来就主要介绍常用的过压器件压敏电阻、贴片压敏电阻和瞬态抑制二极管,其中贴片压敏电阻是贴片式的压敏电阻就不再另外做介绍。

4、压敏电阻:

压敏电阻也是一种用得最多的限压器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。

压敏电阻分为插件压敏电阻和贴片压敏电阻,插件压敏电阻主要用在交/直流电源电路及各类低频信号、控制电路板及相关的防雷模块上做浪涌保护。

贴片压敏电阻由于其体积小,越来越广泛应用于一些手持设备和小型化的电子设备。用于保护元件和电路,防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD贴片压敏电阻的应用根据电容值可分为低电容应用和正常电容应用:

1、低电容产品应用,如HDMI/DVI/USB高速信号线,IEEE 1394端口等。

2、正常电容产品应用,如在主板上的I/O端口(RS232USBPS2VGA,音频)和笔记本电脑,机顶盒,MP3播放器,DVD播放器,以及对接系统等。

5、瞬态抑制二极管:

    瞬态抑制器TVS管广泛应用于半导体及敏感器件的保护,通常用于二级保护。基本都会是用于在陶瓷气体放电管之后的二级保护,也有用户直接将其用于产品的一级保护。其特点为反应速度快(为 ps ,体积小 ,脉冲功率较大 ,箝位电压低等。其 10/1000μs波脉冲功率从400W 30KW,脉冲峰值电流从 0.52A544A ;击穿电压有从6.8V550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。 

    TVS广泛应用于半导体及敏感器件的保护,通常用于二级电源和信号电路的保护,以及防静电等。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、 I/OLANISDN ADSLUSBMP3PDASGPSCDMAGSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

过流器件:

很多电子设备都有个额定电流,不允许超过额定电流,不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。自恢复保险丝由于具有自动恢复的特性因此成为众多工程师电流保护模块的首选过流保护器件。

6、自恢复保险丝:

自恢复保险丝PPTC就是一种过流电子保护元件,采用高分子有机聚合物在高压、高温,硫化反应的条件下,搀加导电粒子材料后,经过特殊的工艺加工而成。自恢复保险丝(PPTC: 高分子自恢复保险丝)是一种正温度系数聚合物热敏电阻,作过流保护用,可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小(压降很小),当电路出现过流使它温 度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到安全值以下,从而使后面的电路得到保护,过流消失后自动恢复为低阻值。

PPTC元件广泛应用于计算机及其外部设备、移动电话、电池组、远程通讯和网络装备、变压器、工业控制设备、汽车及其它电子产品中,起到过电流或过温保护作用。

静电元件:

静电放电肉眼不容易看见,但是它对电器的隐性伤害却是不容忽视的,静电的积累以及随后放电的问题是不可控制的,关键在于如何防护。抑制ESD的办法就是给它提供一条理想的泄放通道,将ESD的电流泄放掉,这个理想的泄放通道就是所用的瞬态电压抑制二极管和ESD静电放电二极管。

7ESD静电放电二极管

    ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD静电放电二极管是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的保护。

    静电保护元件被广泛应用于HDMI接口、便携式视频设备、LCD等离子电视、USB2.0USB3.0接口、GPS系统、便携设备(PDADSC、蓝牙)、打印机接口、卫星接收器、DVI、天线等进而改善对敏感电子元件的保护。


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