被動保護(hù)元器件如何為電路安全保駕護(hù)航?
發(fā)表日期:2019-05-04 來源:www.dowosmei.cn瀏覽:1009
隨著電子產(chǎn)品集成度、處理器速度、開關(guān)速率和接口速率的不斷提升,電子產(chǎn)品ESD/EMI/EMC問題日益突出,尤其是當(dāng)手持電子設(shè)備向輕薄小巧方向發(fā)展而且產(chǎn)品功能不斷增加時,它們的輸入/輸出端口也隨之增多,導(dǎo)致靜電放電進(jìn)入系統(tǒng)并干擾或損壞集成電路,電路保護(hù)是最容易出現(xiàn)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(lǐng)域,ESD往往是引起電路失效的罪魁禍?zhǔn)?,而過流過壓保護(hù)器件選擇、傳導(dǎo)輻射電磁干擾消除、EMC測試環(huán)境等問題成為工程師在設(shè)計時的難點,這些問題該怎么解決呢?
一、電路保護(hù)從元器件選型開始
電路保護(hù)元器件通常包括過壓保護(hù)器件和過流保護(hù)器件兩種,工程師需要針對各種元器件的特點和不同的應(yīng)用類型進(jìn)行選擇。電子產(chǎn)品中,印制電路板的密度不斷提高,半導(dǎo)體元件和集成電路的工作電壓不斷降低,生產(chǎn)商就運用表面貼裝技術(shù)、片式多層陶瓷技術(shù)、陣列技術(shù)等新技術(shù)開發(fā)小尺寸、滿足小電壓大電流電路保護(hù)需求的產(chǎn)品;可以預(yù)見,未來電子電力技術(shù)不斷發(fā)展,國內(nèi)外電路保護(hù)元器件生產(chǎn)商將繼續(xù)大力研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù),為各個應(yīng)用領(lǐng)域提供合適的、安全的電路保護(hù)元器件。
選擇適當(dāng)?shù)碾娐繁Wo(hù)器件是實現(xiàn)高效、可靠電路保護(hù)設(shè)計的關(guān)鍵,涉及到電路保護(hù)器件的選型,我們就必須要知道各電路保護(hù)器件的作用。在選擇電路保護(hù)器件的時候我們要知道保護(hù)電路不應(yīng)干擾受保護(hù)電路的正常行為,此外,還必須防止任何電壓瞬態(tài)造成整個系統(tǒng)的重復(fù)性或非重復(fù)性的不穩(wěn)定行為,進(jìn)行多次模擬測試,從而實現(xiàn)電路防護(hù)方案的可靠性和實用性。
二、電路保護(hù)器件的選擇技巧
面對ESD、過壓、浪涌、過熱等現(xiàn)象帶來的巨大危害性,最新的電路保護(hù)器件除了需要關(guān)注伏安特性、保護(hù)級別等因素之外,還要考慮其他很多問題。比如電子設(shè)備越來越輕薄,為了符合尺寸的限制并在更小的占位面積中提供電路保護(hù),保護(hù)器件制造商需要開發(fā)出尺寸更小的元器件,這就需要廠商不斷提高元器件的能量密度,當(dāng)電子設(shè)備接口速率不斷提升,為保證信號完整性就必須考慮保護(hù)器件電容的大小,保護(hù)方案必須緊隨接口發(fā)展的趨勢,確保接口的可靠性,同時還得保證保護(hù)元器件的耐沖擊次數(shù)、抗震、防潮等因素。
三、過流、過壓保護(hù)器件的特性
保護(hù)器件雖然種類繁多,從功能上講可以分為過流保護(hù)和過壓保護(hù)。最重要的過流保護(hù)器件是熔斷器,也叫保險絲。它一般串聯(lián)在電路中,要求其電阻要小(功耗小),當(dāng)電路正常工作時,它只相當(dāng)于一根導(dǎo)線,能夠長時間穩(wěn)定的導(dǎo)通電路,由于電源或外部干擾而發(fā)生電流波動時,也應(yīng)能承受一定范圍的過載,只有當(dāng)電路中出現(xiàn)較大的過載電流(故障或短路)時,熔斷器才會動作,通過斷開電流來保護(hù)電路的安全,以避免產(chǎn)品燒毀的危險。
在熔斷器分?jǐn)嚯娐返倪^程中,由于電路電壓的存在,在熔體斷開的瞬間會發(fā)生電弧,高質(zhì)量的熔斷器應(yīng)該盡量避免這種飛弧;在分?jǐn)嚯娐泛?熔斷器應(yīng)能耐受加在兩端的電路電壓.熔斷器受脈沖損傷會逐步降低承受脈沖的能力,選用時需要考慮必要的安全余量;這個安全余量是指熔斷器的總?cè)蹟?動作)時間,它是預(yù)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;另外安裝時要考慮熔斷器周邊的環(huán)境,熔斷器只有達(dá)到本身的熔化熱能值的時候才會熔斷,如果是在環(huán)境較冷的狀況下,它的熔斷時間會變化,這是使用時必須留意的。
四、EMC測試要點
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中性能不降級的狀態(tài)。EMC,一方面要求系統(tǒng)內(nèi)沒有嚴(yán)重的干擾源即設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值,另一方面要求設(shè)備或系統(tǒng)自身有較好的抗電磁干擾性即器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。
EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份:
1)EMI電磁干擾,乃為機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲。
2)EMS乃指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
五、如何消除電磁干擾?
電磁干擾,是指電子設(shè)備自身工作過程中,產(chǎn)生的電磁波,對外發(fā)射,從而對設(shè)備其它部分或外部其它設(shè)備造成干擾。系統(tǒng)要發(fā)生電磁兼容性問題即電磁干擾,必須具備三個因素,就是電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。所以,在解決電磁干擾問題時,要從這三個因素人手,對癥下藥,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(shù)、屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)。
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