电子工程师须了解的电路保护类型及选型要点

电路保护器件就是为电路和电子元器件提供防护的被动元件。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。作为电子工程师必不可少的就是跟电子元器件打交道,其中也少不了为客户提供防护方案设计、整改以及电路保护器件选型建议。但是在为客户提供方案及选型建议前,工程师自己首先要清楚客户的产品需要哪种防护,防护的重点是以过流为主?过压为主还是在防雷限压的基础上要兼顾静电放电?以下是几种常见的电路保护类型及过压过流防护器件选型要点。

电路保护的几种常见类型

1、过流保护(over current)

是当电流过大时自动断电,防止电路与案件因超过额定电流而造成的损坏。

2、过压保护(Over-Voltage)

主要是防止过电压或静电放电(Discharge Suppression)对电子元器件的损坏,被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口(USB,IEEE1394,HDMI,SATA)等各种电子系统产品,尤其是电子通讯设备,对于如何避免因为电压异常(Over-Voltage or EOS(Electrical Over-Stress))或静电放电(ESD)而对电子备造成伤害损失尤为重要。
  
3、过温保护(OT)

温度保护组件从商品化到现在,已经走过了一个甲子,目前过温保护组件广泛运用于对温度有特殊要求的场合,此类保护组件按照作动原理可分为化学药品作动型、低温合金作动型,其中化学药品作动型产品的主要特点是可以做低温型产品(目前有做到48℃),但结构较为复杂,成本较高;低温合金型作动主要是一根直径较大的低温熔丝起导通作用,必须保证在通过额定电流产生的热量不会使熔丝熔化,此低温熔丝一般是通过调节锡(Sn)、铜(Cu)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)等成份的比例来调节其熔点。

4、过温过流保护(TFR)

近年来,随着应用的提升, 单纯的温度保护功能, 已不能满足日新月异电器、电机、马达及3C产品安全保护的需求,因此再研发出能因应因温度、电流及电压异常情况下同时监控并及时保护的组件, 而此样组件的兴起主要以锂离子电池及锂高分子电池为最大应用。

5、过流过压(OCOV)

随着现代电子产品的复杂化,对于保护组件运用的要求也日益提高,如保护的全面性、有限的预留空间等,随着这些要求的提出,保护组件界掀起了一场组合封装的热 潮,如上面提到过流过温保护也算组合封装的一种,但过流过压保护组合封装产品目前大多数还处在研发阶段,还没有成熟的商业化产品面市。

过压保护器件选型

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600w(10/1000μs);300W(8/20μs);

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。

过流保护器件的选型

过流保护器件主要有一次性熔断器、自恢复熔断器、熔断电阻和断路器等,其中,最重要的是自恢复保险丝,以下是过流保护器件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。

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