常被忽視的要點:電路保護之器件選型
發布時間:2019-02-20 責任編輯:xueqi
【導讀】當手持電子設備向輕薄小巧方向發展而且產品功能不斷增加時,它們的輸入/輸出端口也隨之增多,導致靜電放電進入係統並幹擾或損壞集成電路,電路保護是最容易出現問題的部分,也是容易被忽略的問題。
在通信、消費、軍工、航空航天等領域,ESD往往是引起電路失效的罪魁禍首,而過流過壓保護器件選擇、傳導輻射電磁幹擾消除、EMC測試環境等問題成為工程師在設計時的難點,這些問題該怎麼解決呢?
電路保護之器件選型
dianlubaohuyuanqijiantongchangbaokuoguoyabaohuqijianheguoliubaohuqijianliangzhong,gongchengshixuyaozhenduigezhongyuanqijiandetedianhebutongdeyingyongleixingjinxingxuanze。dianzichanpinzhong,yinzhidianlubandemidubuduantigao,bandaotiyuanjianhejichengdianludegongzuodianyabuduanjiangdi,shengchanshangjiuyunyongbiaomiantiezhuangjishu、片式多層陶瓷技術、陣列技術等新技術開發小尺寸、滿足小電壓大電流電路保護需求的產品;可以預見,未來電子電力技術不斷發展,國內外電路保護元器件生產商將繼續大力研發新產品、新技術,為各個應用領域提供合適的、安全的電路保護元器件。
選擇適當的電路保護器件是實現高效、可ke靠kao電dian路lu保bao護hu設she計ji的de關guan鍵jian,涉she及ji到dao電dian路lu保bao護hu器qi件jian的de選xuan型xing,我wo們men就jiu必bi須xu要yao知zhi道dao各ge電dian路lu保bao護hu器qi件jian的de作zuo用yong。在zai選xuan擇ze電dian路lu保bao護hu器qi件jian的de時shi候hou我wo們men要yao知zhi道dao保bao護hu電dian路lu不bu應ying幹gan擾rao受shou保bao護hu電dian路lu的de正zheng常chang行xing為wei,此ci外wai,還hai必bi須xu防fang止zhi任ren何he電dian壓ya瞬shun態tai造zao成cheng整zheng個ge係xi統tong的de重zhong複fu性xing或huo非fei重zhong複fu性xing的de不bu穩wen定ding行xing為wei,進jin行xing多duo次ci模mo擬ni測ce試shi,從cong而er實shi現xian電dian路lu防fang護hu方fang案an的de可ke靠kao性xing和he實shi用yong性xing。
保護器件的選擇技巧
麵對ESD、過壓、浪湧、過熱等現象帶來的巨大危害性,最新的電路保護器件除了需要關注伏安特性、保(bao)護(hu)級(ji)別(bie)等(deng)因(yin)素(su)之(zhi)外(wai),還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)其(qi)他(ta)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)。比(bi)如(ru)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)越(yue)來(lai)越(yue)輕(qing)薄(bo),為(wei)了(le)符(fu)合(he)尺(chi)寸(cun)的(de)限(xian)製(zhi)並(bing)在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)占(zhan)位(wei)麵(mian)積(ji)中(zhong)提(ti)供(gong)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu),保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)出(chu)尺(chi)寸(cun)更(geng)小(xiao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian),這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)廠(chang)商(shang)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du),當(dang)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)接(jie)口(kou)速(su)率(lv)不(bu)斷(duan)提(ti)升(sheng),為(wei)保(bao)證(zheng)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)就(jiu)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)電(dian)容(rong)的(de)大(da)小(xiao),保(bao)護(hu)方(fang)案(an)必(bi)須(xu)緊(jin)隨(sui)接(jie)口(kou)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi),確(que)保(bao)接(jie)口(kou)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),同(tong)時(shi)還(hai)得(de)保(bao)證(zheng)保(bao)護(hu)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)耐(nai)衝(chong)擊(ji)次(ci)數(shu)、抗震、防潮等因素。
過流/壓保護器件
baohuqijiansuiranzhongleifanduo,conggongnengshangjiangkeyifenweiguoliubaohuheguoyabaohu。zuizhongyaodeguoliubaohuqijianshirongduanqi,yejiaobaoxiansi。tayibanchuanlianzaidianluzhong,yaoqiuqidianzuyaoxiao(功耗小),當dang電dian路lu正zheng常chang工gong作zuo時shi,它ta隻zhi相xiang當dang於yu一yi根gen導dao線xian,能neng夠gou長chang時shi間jian穩wen定ding的de導dao通tong電dian路lu,由you於yu電dian源yuan或huo外wai部bu幹gan擾rao而er發fa生sheng電dian流liu波bo動dong時shi,也ye應ying能neng承cheng受shou一yi定ding範fan圍wei的de過guo載zai,隻zhi有you當dang電dian路lu中zhong出chu現xian較jiao大da的de過guo載zai電dian流liu(故障或短路)時,熔斷器才會動作,通過斷開電流來保護電路的安全,以避免產品燒毀的危險。
在熔斷器分斷電路的過程中,由於電路電壓的存在,在熔體斷開的瞬間會發生電弧,高質量的熔斷器應該盡量避免這種飛弧;在分斷電路後,熔斷器應能耐受加在兩端的電路電壓.熔斷器受脈衝損傷會逐步降低承受脈衝的能力,選用時需要考慮必要的安全餘量;這個安全餘量是指熔斷器的總熔斷(動作)時間,它是預飛弧時間和飛弧時間之和。
所以在選擇的時候需要留意它的熔斷特性和額定電流這個基本條件;另ling外wai安an裝zhuang時shi要yao考kao慮lv熔rong斷duan器qi周zhou邊bian的de環huan境jing,熔rong斷duan器qi隻zhi有you達da到dao本ben身shen的de熔rong化hua熱re能neng值zhi的de時shi候hou才cai會hui熔rong斷duan,如ru果guo是shi在zai環huan境jing較jiao冷leng的de狀zhuang況kuang下xia,它ta的de熔rong斷duan時shi間jian會hui變bian化hua,這zhe是shi使shi用yong時shi必bi須xu留liu意yi的de。
EMC測試要點
電磁兼容性(EMC)是指設備或係統在電磁環境中性能不降級的狀態。EMC,yifangmianyaoqiuxitongneimeiyouyanzhongdeganraoyuanjishebeizaizhengchangyunxingguochengzhongduisuozaihuanjingchanshengdedianciganraobunengchaoguoyidingdexianzhi,lingyifangmianyaoqiushebeihuoxitongzishenyoujiaohaodekangdianciganraoxingjiqijuduisuozaihuanjingzhongcunzaidedianciganraojuyouyidingchengdudekangraodu,jidianciminganxing。
EMC包括EMI及EMS兩部份:
1)EMI,電磁幹擾,乃為機器本身在執行應有功能的過程中所產生不利於其它係統的電磁噪聲;
2)EMS乃指機器在執行應有功能的過程中不受周圍電磁環境影響的能力。
如何消除電磁幹擾?
電dian磁ci幹gan擾rao,是shi指zhi電dian子zi設she備bei自zi身shen工gong作zuo過guo程cheng中zhong,產chan生sheng的de電dian磁ci波bo,對dui外wai發fa射she,從cong而er對dui設she備bei其qi它ta部bu分fen或huo外wai部bu其qi它ta設she備bei造zao成cheng幹gan擾rao。係xi統tong要yao發fa生sheng電dian磁ci兼jian容rong性xing問wen題ti即ji電dian磁ci幹gan擾rao,必須具備三個因素,就是電磁幹擾源、耦合途徑、敏感設備。所以,在解決電磁幹擾問題時,要從這三個因素人手,對症下藥,消除其中某一個因素,就能解決電磁兼容問題。常用的有效的方法有:接地技術、屏蔽技術、濾波技術。
1接地技術
接地技術可以分為工作接地、防雷接地和保護接地。

工作接地就是在低壓交流電網中就是將三相電源中的中性點直接接地。
在通信局(站)中,通常有兩種防雷接地:一(yi)種(zhong)是(shi)為(wei)保(bao)護(hu)建(jian)築(zhu)物(wu)或(huo)天(tian)線(xian)不(bu)受(shou)雷(lei)擊(ji)而(er)專(zhuan)設(she)的(de)避(bi)雷(lei)針(zhen)防(fang)雷(lei)接(jie)地(di)裝(zhuang)置(zhi),這(zhe)是(shi)由(you)建(jian)築(zhu)部(bu)門(men)設(she)計(ji)安(an)裝(zhuang)的(de),另(ling)一(yi)種(zhong)是(shi)為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)雷(lei)擊(ji)過(guo)電(dian)壓(ya)對(dui)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)或(huo)電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)的(de)破(po)壞(huai)需(xu)安(an)裝(zhuang)避(bi)雷(lei)器(qi)而(er)埋(mai)設(she)的(de)防(fang)雷(lei)接(jie)地(di)裝(zhuang)置(zhi)。
保護接地就是將受電設備在正常情況下與帶電部分絕緣的金屬外殼部分與接地裝置作良好的電氣連接。
2屏蔽技術
電dian路lu中zhong的de電dian磁ci屏ping蔽bi技ji術shu主zhu要yao是shi在zai共gong同tong的de電dian磁ci環huan境jing中zhong進jin行xing生sheng存cun,通tong過guo運yun用yong電dian磁ci幹gan擾rao抑yi製zhi技ji術shu防fang止zhi在zai實shi際ji工gong作zuo中zhong收shou到dao其qi他ta因yin素su的de幹gan擾rao,導dao致zhi技ji術shu出chu現xian應ying用yong不bu合he理li現xian象xiang。
屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)是(shi)運(yun)用(yong)完(wan)整(zheng)的(de)金(jin)屬(shu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)將(jiang)帶(dai)點(dian)導(dao)體(ti)包(bao)圍(wei)起(qi)來(lai),提(ti)高(gao)屏(ping)蔽(bi)體(ti)的(de)感(gan)應(ying)能(neng)力(li),確(que)保(bao)外(wai)側(ce)能(neng)夠(gou)出(chu)現(xian)與(yu)帶(dai)電(dian)導(dao)體(ti)相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)荷(he),如(ru)果(guo)外(wai)側(ce)的(de)電(dian)荷(he)流(liu)入(ru)到(dao)大(da)地(di),外(wai)側(ce)也(ye)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)電(dian)漏(lou),而(er)金(jin)屬(shu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)越(yue)好(hao),代(dai)表(biao)靜(jing)電(dian)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao),屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)接(jie)地(di)起(qi)到(dao)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)。
3濾波技術
濾波器是射頻係統中必不可少的關鍵部件之一,主要是用來作頻率選擇,讓需要的頻率信號通過而反射不需要的幹擾頻率信號。
濾波技術主要分為信號濾波和EMI濾波:信號濾波是已知輸入和輸出阻抗時,在衰減帶外幹擾的同時,保證通帶內具有極低的插入損耗;EMI濾lv波bo是shi在zai期qi望wang的de工gong作zuo頻pin帶dai寬kuan的de範fan圍wei內nei,端duan接jie阻zu抗kang的de變bian化hua範fan圍wei會hui增zeng大da,其qi加jia載zai電dian流liu影ying響xiang的de插cha入ru損sun耗hao是shi由you對dui外wai界jie幹gan擾rao信xin號hao的de抑yi製zhi能neng力li決jue定ding的de。
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