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硕凯电子:新手工程师都想知道的电路保护器件选型手册

已有 202 次阅读2016-4-1 09:59 | 关键词: 选型手册

工 程师应该都知道,电路保护主要是保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏,而选择合适的电路保护器件就成为决定防护方案 有效性的关键因素。过压、过流、浪涌、电磁干扰、静电放电等一直是电路保护的重点,因此,市场中的主流电路保护器件也是以防雷/过压/过流/防静电等为主,硕凯电子研发生产的保护器件有陶瓷放电管、气体放电管、固体放电管、瞬态抑制二极管、压敏电阻、自恢复保险丝以及ESD静电二极管等,一名了解电路保护器件选型要点的合格电子工程师就可以迅速的根据产品防护等级、应用端口以及规格参数等确定电路保护器件的型号。接下来小硕就要开始放大招了,想要成为合格FAE工程师的请注意:

 随着电路结构和电子产品的物理尺寸变得越来越小,在设计周期的早期进行电路保护设计变得更加重要。虽然,在一项设计中功能和性能是最为重要的,但是,如果不在设计周期的早期阶段加入电路保护,那么可能会导致开发周期延迟,在最坏的情况下,更会造成产品在市场中的失败。

在设计电路防护方案的初期,我们先要确定产品需要防护的损害是什么;决定当故障情况出现时你想要什么结果;对于什么是“正常”和“异常”的运行情况,我们需作出合理设想;必须要清楚任何保护是不可能做到100%的,如果你设计保护一个特定事件,但是总有可能发生一些更加严重的事件;在设计开始时就要规划电路保护方案,虽然电路保护器件比过往小了许多,但是在PCB设计完成之后,如果没有充足的空间就不可能添加电路保护器件,因此在电路保护器件选型的时候还要尤其注意器件的封装与产品的PCB板空间。

电路保护器件根据防护作用的不一样分为过压型和过流型。传统的过流保护中一般是应用熔断型保险丝,但是由于其弊端较为明显,只能起到一次保护作用,因此,在硕凯电子可重复使用的PTC自恢复保险丝研发成功量产之后,在很多过流保护应用中取代了熔断型保险丝,尤其是户外通信、安防设备的过流防护中,几乎都是采用的的PTC自恢复保险丝,以下是硕凯电子工程师整理的过流器件PTC自恢复保险丝选型要点及选型注意事项:

PTC自恢复保险丝选型要点:

1.保持电流要略大于用户的正常工作电流。

2.Vmax要大于或等于用户的最大工作电压。

3.Imax要大于最大故障短路电流。  

PTC自恢复保险丝选型注意事项:

1.PPTC其实就是正温度系数热敏电阻,因此受温度影响较大。规格书上的参数是在25℃左右测得,随着温度的升高,保持电流和触发电流会下降,因此要知道PPTC的应用环境的温度。  

2.PPTC是用来防止后端设备短路时,电流异常增大的情况,并不能用于防瞬态浪涌,因为其动作时间比较慢 。

3.PPTC的动作时间受到短路电流大小的控制,短路电流越大,动作时间越快。

而过压器件又根据作用方式的不同分为钳位型和开关型。开关型过压器件就是我们熟知的防雷器件:陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管,另一类的钳位型过压器件有钳位型过压器件有瞬态抑制二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻和ESD放电二极管。

过压保护器件选型应注意以下四个要点:

1)关断电压Vrwm的选择。一般关断电压至少要比线路最高工作电压高10%

2)箝位电压VC的选择。VC是指在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它必须小于被保护电路的能承受的最大瞬态电压;

3)浪涌功率Pppm的选择。不同功率,保护的时间不同,如600w10/1000μs;300W8/20μs);

4)极间电容的选择。被保护元器件的工作频率越高,要求TVS的电容要越小。

以下是小硕汇总的开关型|钳位型过压器件的选型要点:

 陶瓷气体放电管选型要点

1.电压选型

单独使用GDT:弧光压要高于用户的正常工作电压,并留有一定的余量。

MOV配合使用:直流击穿电压要高于用户的正常工作电压,并留有一定的余量。

2.GDT的通流量应根据防雷电路的设计指标来定,GDT通流量需大于防雷电路设计的通流容量。

半导体放电管选型要点;

    1.信号接口的电平要低于Vs,并留有一定的余量。

    2.根据要过浪涌的等级来选择不同通流量的TSS

    3.电路的正常工作电流不能高于TSS的保持电流。

玻璃放电管选型要点:

1.直流击穿电压要高于用户的正常工作电压。

2.玻璃放电管的通流量应根据防雷电路的设计指标来定,玻璃放电管通流量需大于防雷电路设计的通流容量。

压敏电阻/贴片压敏电阻选型要点:

1.压敏电压要高于用户的正常工作电压,并留有一定余量;

2.压敏电阻的通流量应根据防雷电路的设计指标来定,压敏电阻通流量需大于防雷电路设计的通流容量。

瞬态抑制二极管选型要点:

1.TVS的击穿电压要高于用户的正常工作电压,并留有一定的余量。

2.根据不同的应用接口选择使用双向还是单向的TVS

直流电源接口一般使用单向的TVS

交流电源接口和通信接口一般使用双向的TVS

3.根据要过的浪涌等级来选择不同功率的TVS

ESD放电二极管选型要点:

1.TVS的击穿电压要高于用户的正常工作电压,并留有一定的余量。

2.根据不同的应用接口选择使用双向还是单向的TVS

直流电源接口一般使用单向。

交流电源接口和通信接口一般使用双向的TVS

3.接口的工作频率越高,容值要选越低。

 ESD放电二极管的产品选型最终还是要根据各个客户的具体需求选择适合的ESD型号。在为客户选型和提供产品方案的时候,一定要切记,遵循以下两个原则:

Vdrw≥电路上的工作电压

根据应用端口,防护等级选择贴片压敏电阻或者是二极管,根据传输频率选择电容值,频率越高,器件的容值就要越低,容值太大容易造成信号丢包,因此,一定要根据自身需求选择最适合的ESD

以上就是硕凯电子(http://www.socay.com)小编整理的有关工程师必须了解的几大类电路保护器件的选型要点,欢迎指点补充,也希望能帮助到各位工程师们。


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