Какви методи често използват PCBA инженерите за защита на вериги?

Защитни устройствасе използват за защита на вериги и оборудване от прекъсване на захранването или други повреди. Ето няколко често срещани типа защитни устройства и техните описания:

1. Диод

Диодът е електронно устройство, използвано за управление на посоката на протичане на тока. Във веригите диодите често се използват за предотвратяване на протичане на обратен ток или за защита на други устройства от пренапрежение.

Диодът за регулатор на напрежението, известен също като регулатор на напрежението или ценеров диод, е специално проектиран диод, използван за осигуряване на стабилно изходно напрежение.

Характеристиката на диода на регулатора на напрежението е неговото обратно напрежение на пробив (ценерово напрежение). Когато обратното напрежение надвиши своето специфично напрежение на пробив, диодът на регулатора на напрежението влиза в състояние на обратно разрушаване и провежда ток. В сравнение с обикновените диоди, диодите за регулатор на напрежението са внимателно проектирани да поддържат стабилно напрежение в областта на обратния пробив.

Принципът на работа на диодния регулатор на напрежението се основава на ефекта на пробив на напрежението. Когато напрежението е под обратното напрежение на пробив, диодът поддържа стабилно напрежение в двата си края, позволявайки протичане на обратен ток. Тази характеристика позволява на диода на регулатора на напрежението да осигури стабилно референтно напрежение във верига или да стабилизира входното напрежение при определена стойност.

Ценеровите диоди обикновено се използват в следните приложения:

1. Регулиране на напрежението: Ценеровите диоди могат да се използват като регулатори на напрежение във вериги за стабилизиране на входното напрежение при определено изходно напрежение. Това е много важно за електронни устройства и вериги, които изискват стабилно напрежение.

2. Референтно напрежение: Ценеровите диоди могат да се използват като източници на референтно напрежение във вериги. Чрез избиране на подходящ ценеров диод може да се осигури фиксирано референтно напрежение за калибриране и сравнение на други сигнали.

3. Регулиране на напрежението: Ценеровите диоди могат да се използват и за функции за регулиране на напрежението във вериги. Чрез контролиране на текущия поток на ценеровия диод, стойността на напрежението във веригата може да се регулира, за да се постигне желаната функция за регулиране на напрежението.

Изборът на ценерови диоди зависи от необходимото стабилно напрежение и работен ток. Те имат различни напрежения на пробив и мощностни характеристики, така че трябва да бъдат оценени въз основа на специфични приложения и изисквания при избора на ценерови диоди.

Ценеровите диоди са специално проектирани диоди, които могат да осигурят стабилно напрежение. Те се използват широко в електронни схеми за функции като регулиране на напрежението, референтно напрежение и регулиране на напрежението.

2. Варистор с метален оксид (MOV)

MOV е устройство, използвано за защита от пренапрежение. Състои се от частици метален оксид, равномерно разпределени в керамична матрица, която може да стане проводима, когато напрежението надвиши номиналната си стойност, като по този начин абсорбира енергията от пренапрежението и защитава други устройства във веригата.

Характеристиката на MOV е неговата нелинейна устойчивост. В рамките на нормалния диапазон на работно напрежение MOV показва високо съпротивление и няма почти никакъв ефект върху веригата. Въпреки това, когато напрежението внезапно се увеличи, за да надхвърли номиналното си напрежение, MOV бързо преминава в състояние на ниско съпротивление, за да абсорбира енергията на пренапрежението и да я насочи към земята или други пътища с нисък импеданс.

Принципът на работа на MOV се основава на варисторния ефект. Когато напрежението надвиши номиналното напрежение, силата на електрическото поле между частиците на оксида става по-голяма, така че съпротивлението между частиците намалява. Това позволява на MOV да осигури много висок токов капацитет и ефективно да защити други вериги и оборудване от повреда от пренапрежение.

Варисторите с метален оксид обикновено се използват в следните приложения:

1. Защита от пренапрежение: MOV се използва главно за защита от пренапрежение, за да се предотврати превишаване на напрежението от номиналната стойност, която устройството или веригата могат да издържат. Когато възникне състояние на пренапрежение, MOV реагира бързо и се включва, насочвайки пренапрежението към земята или други пътища с нисък импеданс, за да защити други чувствителни компоненти.

2. Защита от пренапрежение: MOV обикновено се използват в електропроводи и комуникационни линии за защита на оборудването от токови удари (мутации на напрежението). Те са в състояние да абсорбират и потискат преходните пикове на напрежението, като предпазват оборудването от потенциална повреда.

3. Защита от пренапрежение: MOV също се използват широко в устройствата за защита от пренапрежение за предотвратяване на повреда на електронно оборудване и вериги, причинени от удари на мълния, пренапрежение на тока и други електромагнитни смущения. Те са в състояние да абсорбират и разпръскват енергия от пренапрежение, като предпазват оборудването от преходни пренапрежения.

Изборът на подходящия MOV зависи от изискваното номинално напрежение, максимален токов капацитет и време за реакция. Номиналното напрежение на MOV трябва да бъде малко по-високо от максималното работно напрежение на веригата, която трябва да бъде защитена, докато максималният капацитет на тока трябва да отговаря на изискванията на системата. Времето за реакция трябва да е достатъчно бързо, за да се осигури бърза реакция при пренапрежение.

Варисторите от метален оксид са компоненти, използвани за защита от пренапрежение, които абсорбират енергия от пренапрежение и предпазват други вериги и оборудване от повреда. Те играят важна роля в области като защита от пренапрежение, защита от пренапрежение и защита от пренапрежение.

3. Супресор за преходно напрежение (TVS)

Супресорът за преходно напрежение (TVS) е електронно устройство, използвано за потискане на преходно пренапрежение. Той може да реагира бързо и да абсорбира енергията от пренапрежение и може да осигури ефективна защита, когато напрежението се промени внезапно или възникне преходно напрежение, предотвратявайки напрежението от превишаване на зададения праг.

Принципът на работа на устройствата TVS се основава на ефекта на пробивното напрежение. Когато във веригата възникне преходно пренапрежение, TVS устройството бързо ще премине към състояние с нисък импеданс, насочвайки енергията на пренапрежението към земята или други пътища с нисък импеданс. Чрез абсорбиране и разпръскване на енергията от пренапрежението, TVS устройството може да ограничи скоростта на нарастване на напрежението и да защити други чувствителни компоненти.

TVS устройствата обикновено се състоят от газоразрядни тръби (Gas Discharge Tube, GDT) или диоди от силициев карбид (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Газоразрядните тръби образуват път на разреждане на базата на газ, когато напрежението е твърде високо, докато диодите от силициев карбид използват специалните свойства на материалите от силициев карбид, за да образуват проводящ път под напрежението на пробив.

Супресорите за преходно напрежение обикновено се използват в следните приложения:

1. Защита от пренапрежение: TVS устройствата се използват главно за защита от пренапрежение за предотвратяване на пренапрежение, причинено от удари на мълнии, токови удари, търсене на мощност и други електромагнитни смущения. Те могат да абсорбират и потискат преходните пикове на напрежението, за да предпазят веригите и оборудването от повреда.

2. Защита на комуникационната линия: TVS устройствата се използват широко в комуникационните линии за защита на оборудването от претърсване на мощност и електромагнитни смущения. Те могат бързо да реагират и да абсорбират преходни пренапрежения, за да защитят стабилната работа на комуникационното оборудване.

3. Защита на електропровода: TVS устройствата се използват и за защита на електропровода, за да предотвратят търсене на захранване и други събития на пренапрежение от повреда на захранващото оборудване. Те могат да абсорбират и разпръскват енергия от пренапрежение, за да защитят нормалната работа на захранващото оборудване.

Изборът на подходящо TVS устройство зависи от изискваното номинално напрежение, максимален капацитет на тока и време за реакция. Номиналното напрежение на TVS устройството трябва да бъде малко по-високо от максималното работно напрежение на веригата, която трябва да бъде защитена, а максималният капацитет на тока трябва да отговаря на изискванията на системата. Времето за реакция трябва да е достатъчно бързо, за да осигури своевременно потискане на преходните пренапрежения.

Супресорите за преходно напрежение играят важна роля в областта на защитата от пренапрежение, защитата на комуникационните линии и защитата на електропроводите.

4. Предпазител

Предпазителят е често срещан електронен компонент, използван за защита на вериги и устройства от повреда, причинена от свръхток. Това е пасивно защитно устройство, което предотвратява протичането на прекомерен ток чрез прекъсване на веригата.

Предпазителят обикновено е направен от тънка жица или жица с нисък ток на прекъсване. Когато токът във веригата надвиши номиналния ток на предпазителя, нишката вътре в предпазителя ще се нагрее и ще се стопи, прекъсвайки потока на ток.

Основните характеристики и принципите на работа на предпазителите са следните:

1. Номинален ток: Номиналният ток на предпазител се отнася до максималната стойност на тока, който може безопасно да издържи. Когато токът надвиши номиналния ток, предпазителят ще се стопи, за да спре тока да тече.

2. Време на изгаряне: Времето на изгаряне на предпазителя се отнася до времето от момента, в който токът превиши номиналния ток, до момента, в който той изгори. Времето за изгаряне зависи от конструкцията и характеристиките на предпазителя, обикновено между няколко милисекунди и няколко секунди.

3. Капацитет на прекъсване: Капацитетът на прекъсване се отнася до максималния ток или енергия, които един предпазител може безопасно да прекъсне. Изключвателната способност на предпазителя трябва да съответства на натоварването на веригата и тока на късо съединение, за да се гарантира, че токът може да бъде ефективно прекъснат при условия на повреда.

4. Тип: Има много видове предпазители, включително бързодействащи, със закъснение, с високо напрежение и т.н. Различните видове предпазители са подходящи за различни сценарии на приложение и изисквания.

Основната функция на предпазителя е да осигури защита от претоварване във верига. Когато токът във верига се увеличи необичайно, което може да причини повреда на веригата или повреда на оборудването, предпазителят бързо ще изгори и ще прекъсне токовия поток, като по този начин ще предпази веригата и оборудването от повреда.

Когато избирате подходящ предпазител, трябва да се вземат предвид фактори като номинален ток на веригата, ток на късо съединение, номинално напрежение и условия на околната среда. Правилният избор на предпазител може да гарантира безопасността и надеждността на веригата и да осигури ефективна защита от претоварване.

5. Термистор с отрицателен температурен коефициент (NTC термистор)

Термисторът с отрицателен температурен коефициент е електронен компонент, чиято стойност на съпротивление намалява с повишаване на температурата.

NTC термисторите обикновено са направени от метални оксиди или полупроводникови материали. В структурата на решетката на материала има легирани някои примеси, които пречат на движението на електроните в решетката. С повишаването на температурата енергията на електроните в чувствителния към температура материал се увеличава и взаимодействието между електроните и примесите отслабва, което води до увеличаване на скоростта на миграция и проводимостта на електроните и намаляване на стойността на съпротивлението.

Характеристиките и приложенията на NTC термисторите включват:

1. Температурен сензор: Тъй като стойността на съпротивлението на NTC термисторите е обратно пропорционална на температурата, те се използват широко като температурни сензори. Чрез измерване на стойността на съпротивлението може да се определи промяната в температурата на околната среда.

2. Температурна компенсация: NTC термисторите могат да се използват във вериги за температурна компенсация. Поради характеристиката, че стойността на съпротивлението му се променя с температурата, той може да бъде свързан последователно или паралелно с други компоненти (като термистори и резистори), за да се постигне стабилна работа на веригата при различни температури.

3. Контрол на температурата: NTC термисторите могат да играят важна роля във веригите за контрол на температурата. Чрез наблюдение на промяната в стойността на съпротивлението, работата на нагревателния или охлаждащия елемент може да се контролира, за да се поддържа стабилно състояние в определен температурен диапазон.

4. Защита на захранването: NTC термисторите могат да се използват и за защита на захранването. В захранващите вериги те могат да се използват като предпазители от свръхток. Когато токът превиши определен праг, поради спада на стойността на съпротивлението, те могат да ограничат потока на ток и да защитят захранването и другите вериги от повреда, причинена от прекомерен ток.

В обобщение, NTC термисторите са термично чувствителни компоненти с отрицателен температурен коефициент, чиято стойност на съпротивление намалява с повишаване на температурата. Те се използват широко при измерване на температурата, температурна компенсация, контрол на температурата и защита на захранването.

6. Полимерен положителен температурен коефициент (PPTC)

Електронните предпазители PPTC също са устройство за защита от свръхток. Те имат ниско съпротивление, но когато токът надвиши номиналната стойност, възниква термичен ефект, което води до увеличаване на съпротивлението, ограничавайки потока на тока. Те обикновено се използват като възстановими предпазители или устройства за защита от свръхток. Компонентите на PPTC са изработени от специални полимерни материали и имат съпротивителна характеристика на положителен температурен коефициент.

Съпротивлението на PPTC компонентите обикновено е ниско при стайна температура, което позволява на тока да протича в компонента без значителен спад на напрежението. Въпреки това, когато възникне състояние на свръхток, PPTC компонентът се нагрява поради увеличения ток, преминаващ през него. С повишаване на температурата устойчивостта на полимерния материал се увеличава значително.

Ключовата характеристика на PPTC компонента е способността му да ограничава потока на ток при условия на повреда. Когато токът превиши номиналния праг, PPTC компонентът се нагрява и съпротивлението му нараства бързо. Това състояние на високо съпротивление действа като възстановяващ се предпазител, като ефективно ограничава тока, за да защити веригата и свързаните компоненти.

След като условието за повреда бъде отстранено и токът падне под определен праг, PPTC компонентът се охлажда и съпротивлението му се връща към по-ниска стойност. Тази нулираща характеристика прави PPTC компонентите различни от традиционните предпазители и не е необходимо да се сменят след изключване.

PPTC компонентите се използват в различни електронни вериги и системи, които изискват защита от свръхток. Те обикновено се използват в захранвания, батерии, двигатели, комуникационно оборудване и автомобилна електроника. Компонентите на PPTC имат предимства като малък размер, работа с възможност за нулиране и бърза реакция при свръхтокови събития.

Когато избирате PPTC компонент, трябва да се имат предвид важни параметри, включително номинално напрежение, ток и ток на задържане. Номиналното напрежение трябва да бъде по-високо от работното напрежение на веригата, докато номиналният ток трябва да съответства на максималния очакван ток. Задържащият ток определя текущото ниво, при което елементът се изключва и увеличава съпротивлението.

PPTC елементите осигуряват надеждна защита от свръхток за електронни вериги с възможност за нулиране, което спомага за подобряване на безопасността и надеждността.