Vilka metoder använder PCBA-ingenjörer ofta för att skydda kretsar?

Skyddsanordningaranvänds för att skydda kretsar och utrustning från strömavbrott eller andra skador. Här är flera vanliga typer av skyddsanordningar och deras beskrivningar:

1. Diod

En diod är en elektronisk enhet som används för att styra strömriktningen. I kretsar används dioder ofta för att förhindra omvänd ström från att flöda in eller för att skydda andra enheter från överspänning.

En spänningsregulatordiod, även känd som en spänningsregulator eller Zener-diod, är en specialdesignad diod som används för att ge en stabil spänningsutgång.

Karakteristiken för en spänningsregulatordiod är dess omvända genombrottsspänning (zenerspänning). När backspänningen överstiger dess specifika genombrottsspänning går spänningsregulatordioden in i ett omvänt genombrottstillstånd och leder ström. Jämfört med vanliga dioder är spänningsregulatordioder noggrant utformade för att upprätthålla en stabil spänning i området för omvänd nedbrytning.

Funktionsprincipen för en spänningsregulatordiod är baserad på spänningsnedbrytningseffekten. När spänningen är under sin omvända genombrottsspänning, bibehåller dioden en stabil spänning över sina två ändar, vilket tillåter omvänd ström att flöda igenom. Denna egenskap gör det möjligt för spänningsregulatordioden att tillhandahålla en stabil referensspänning i en krets eller stabilisera ingångsspänningen vid ett specifikt värde.

Zenerdioder används vanligtvis i följande applikationer:

1. Spänningsreglering: Zenerdioder kan användas som spänningsregulatorer i kretsar för att stabilisera inspänningen vid en specifik utspänning. Detta är mycket viktigt för elektroniska enheter och kretsar som kräver stabil spänning.

2. Referensspänning: Zenerdioder kan användas som referensspänningskällor i kretsar. Genom att välja lämplig zenerdiod kan en fast referensspänning tillhandahållas för kalibrering och jämförelse av andra signaler.

3. Spänningsreglering: Zenerdioder kan även användas för spänningsregleringsfunktioner i kretsar. Genom att styra strömflödet på Zenerdioden kan spänningsvärdet i kretsen justeras för att uppnå önskad spänningsregleringsfunktion.

Valet av Zenerdioder beror på den erforderliga stabila spänningen och driftsströmmen. De har olika genomslagsspänningar och effektegenskaper, så de måste utvärderas utifrån specifika applikationer och krav vid val av Zener-dioder.

Zenerdioder är specialdesignade dioder som kan ge stabila spänningsutgångar. De används ofta i elektroniska kretsar för funktioner som spänningsreglering, referensspänning och spänningsreglering.

2. Metal Oxide Varistor (MOV)

MOV är en enhet som används för överspänningsskydd. Den är sammansatt av metalloxidpartiklar jämnt fördelade i en keramisk matris, som kan bli ledande när spänningen överstiger dess nominella värde, och därigenom absorbera energin från överspänningen och skydda andra enheter i kretsen.

Kännetecknande för MOV är dess olinjära resistansegenskaper. Inom det normala driftspänningsområdet uppvisar MOV ett högt motståndstillstånd och har nästan ingen effekt på kretsen. Men när spänningen plötsligt ökar för att överskrida dess märkspänning, ändras MOV snabbt till ett lågresistanstillstånd för att absorbera energin från överspänningen och rikta den till marken eller andra lågimpedansvägar.

Arbetsprincipen för MOV är baserad på varistoreffekten. När spänningen överstiger sin märkspänning blir den elektriska fältstyrkan mellan oxidpartiklarna större, så att motståndet mellan partiklarna minskar. Detta gör att MOV kan ge mycket hög strömkapacitet och effektivt skydda andra kretsar och utrustning från överspänningsskador.

Metalloxidvaristorer används vanligtvis i följande applikationer:

1. Överspänningsskydd: MOV används främst för överspänningsskydd för att förhindra att spänningen överskrider det märkvärde som enheten eller kretsen tål. När ett överspänningstillstånd inträffar, reagerar MOV snabbt och slås på och riktar överspänningen till marken eller andra lågimpedansvägar för att skydda andra känsliga komponenter.

2. Överspänningsskydd: MOV:er används vanligtvis i kraftledningar och kommunikationsledningar för att skydda utrustning från överspänningar (spänningsmutationer). De kan absorbera och undertrycka transienta spänningstoppar, vilket förhindrar utrustning från potentiell skada.

3. Överspänningsskydd: MOV:er används också i stor utsträckning i överspänningsskydd för att förhindra skador på elektronisk utrustning och kretsar orsakade av blixtnedslag, strömstörningar och andra elektromagnetiska störningar. De kan absorbera och sprida överspänningsenergi och skyddar utrustning från transienta överspänningar.

Att välja lämplig MOV beror på den erforderliga märkspänningen, maximal strömkapacitet och svarstid. Märkspänningen för MOV bör vara något högre än den maximala driftspänningen för kretsen som ska skyddas, medan den maximala strömkapaciteten bör uppfylla systemets krav. Svarstiden bör vara tillräckligt snabb för att säkerställa ett snabbt svar på överspänning.

Metalloxidvaristorer är komponenter som används för överspänningsskydd som absorberar överspänningsenergi och skyddar andra kretsar och utrustning från skador. De spelar en viktig roll inom områden som överspänningsskydd, överspänningsskydd och överspänningsskydd.

3. Transient Voltage Suppressor (TVS)

Transient Voltage Suppressor (TVS) är en elektronisk enhet som används för att undertrycka transient överspänning. Den kan reagera snabbt och absorbera överspänningsenergin och kan ge effektivt skydd när spänningen ändras plötsligt eller transient spänning uppstår, vilket förhindrar att spänningen överskrider den inställda tröskeln.

Arbetsprincipen för TVS-enheter är baserad på genombrottsspänningseffekten. När en transient överspänning uppstår i kretsen kommer TVS-enheten snabbt att ändras till ett lågimpedanstillstånd, vilket leder energin från överspänningen till marken eller andra lågimpedansvägar. Genom att absorbera och sprida energin från överspänningen kan TVS-enheten begränsa spänningsökningshastigheten och skydda andra känsliga komponenter.

TVS-enheter är vanligtvis sammansatta av gasurladdningsrör (Gas Discharge Tube, GDT) eller kiselkarbiddioder (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Gasurladdningsrör bildar en urladdningsbana baserad på gas när spänningen är för hög, medan kiselkarbiddioder använder de speciella egenskaperna hos kiselkarbidmaterial för att bilda en ledande bana under genomslagsspänningen.

Transientspänningsdämpare används vanligtvis i följande applikationer:

1. Överspänningsskydd: TVS-enheter används huvudsakligen för överspänningsskydd för att förhindra överspänning orsakad av blixtnedslag, strömstötar, strömsökningar och andra elektromagnetiska störningar. De kan absorbera och undertrycka transienta spänningstoppar för att skydda kretsar och utrustning från skador.

2. Kommunikationslinjeskydd: TVS-enheter används ofta i kommunikationslinjer för att skydda utrustning från strömsökningar och elektromagnetiska störningar. De kan snabbt reagera och absorbera transienta överspänningar för att skydda den stabila driften av kommunikationsutrustning.

3. Kraftledningsskydd: TVS-enheter används också för kraftledningsskydd för att förhindra strömsökningar och andra överspänningshändelser från att skada strömförsörjningsutrustningen. De kan absorbera och sprida överspänningsenergi för att skydda den normala driften av strömförsörjningsutrustning.

Att välja lämplig TVS-enhet beror på den erforderliga märkspänningen, maximal strömkapacitet och svarstid. Den nominella spänningen för TVS-enheten bör vara något högre än den maximala driftspänningen för kretsen som ska skyddas, och den maximala strömkapaciteten bör uppfylla systemets krav. Svarstiden bör vara tillräckligt snabb för att säkerställa snabb undertryckning av transienta överspänningar.

Transientspänningsdämpare spelar en viktig roll inom områdena överspänningsskydd, kommunikationsledningsskydd och kraftledningsskydd.

4. Säkring

En säkring är en vanlig elektronisk komponent som används för att skydda kretsar och enheter från skador orsakade av överström. Det är en passiv skyddsanordning som förhindrar överdriven ström från att flyta genom att koppla bort kretsen.

En säkring är vanligtvis gjord av en tunn tråd eller tråd med låg brytström. När strömmen i kretsen överstiger säkringens märkström, kommer glödtråden inuti säkringen att värmas upp och smälta, vilket avbryter strömflödet.

Huvudfunktionerna och arbetsprinciperna för säkringar är som följer:

1. Märkström: Märkströmmen för en säkring hänvisar till det maximala strömvärde som den säkert kan motstå. När strömmen överstiger märkströmmen kommer säkringen att smälta för att stoppa strömmen från att flyta.

2. Blow Time: Släpptiden för en säkring hänvisar till tiden från det att strömmen överskrider märkströmmen tills den går. Blåstiden beror på säkringens design och egenskaper, vanligtvis mellan några millisekunder och några sekunder.

3. Brytkapacitet: Brytkapacitet hänvisar till den maximala ström eller energi som en säkring säkert kan bryta. Säkringens brytkapacitet måste matcha kretsens belastning och kortslutningsström för att säkerställa att strömmen effektivt kan brytas under felförhållanden.

4. Typ: Det finns många typer av säkringar, inklusive snabbverkande, tidsfördröjning, högspänning, etc. Olika typer av säkringar är lämpliga för olika applikationsscenarier och krav.

Huvudfunktionen hos en säkring är att ge överbelastningsskydd i en krets. När strömmen i en krets ökar onormalt, vilket kan orsaka ett kretsfel eller utrustningsskador, kommer säkringen snabbt att gå och bryta strömflödet, vilket skyddar kretsen och utrustningen från skador.

När du väljer en lämplig säkring måste faktorer som kretsens märkström, kortslutningsström, märkspänning och miljöförhållanden beaktas. Att korrekt välja en säkring kan säkerställa kretsens säkerhet och tillförlitlighet och ge effektivt överbelastningsskydd.

5. Negativ temperaturkoefficienttermistor (NTC-termistor)

Negativ temperaturkoefficienttermistor är en elektronisk komponent vars resistansvärde minskar när temperaturen ökar.

NTC-termistorer är vanligtvis gjorda av metalloxider eller halvledarmaterial. I materialets gitterstruktur dopas vissa föroreningar, som stör elektronernas rörelse i gittret. När temperaturen ökar ökar energin hos elektronerna i det temperaturkänsliga materialet, och interaktionen mellan elektronerna och föroreningarna försvagas, vilket resulterar i en ökning av elektronernas migrationshastighet och konduktivitet och en minskning av resistansvärdet.

NTC-termistorernas egenskaper och tillämpningar inkluderar:

1. Temperatursensor: Eftersom motståndsvärdet för NTC-termistorer är omvänt proportionell mot temperaturen, används de ofta som temperatursensorer. Genom att mäta resistansvärdet kan förändringen i omgivningstemperaturen bestämmas.

2. Temperaturkompensation: NTC-termistorer kan användas i temperaturkompensationskretsar. På grund av egenskapen att dess motståndsvärde ändras med temperaturen, kan den anslutas i serie eller parallellt med andra komponenter (som termistorer och motstånd) för att uppnå stabil drift av kretsen vid olika temperaturer.

3. Temperaturkontroll: NTC-termistorer kan spela en viktig roll i temperaturkontrollkretsar. Genom att övervaka förändringen i motståndsvärdet kan driften av värmeelementet eller kylelementet styras för att bibehålla ett stabilt tillstånd inom ett specifikt temperaturområde.

4. Strömförsörjningsskydd: NTC-termistorer kan också användas för strömförsörjningsskydd. I strömförsörjningskretsar kan de användas som överströmsskydd. När strömmen överskrider ett visst tröskelvärde, på grund av minskningen av motståndsvärdet, kan de begränsa strömflödet och skydda strömförsörjningen och andra kretsar från skador orsakade av för hög ström.

Sammanfattningsvis är NTC-termistorer termiskt känsliga komponenter med en negativ temperaturkoefficient, vars resistansvärde minskar när temperaturen ökar. De används ofta inom temperaturavkänning, temperaturkompensation, temperaturkontroll och strömförsörjningsskydd.

6. Polymer positiv temperaturkoefficient (PPTC)

PPTC elektroniska säkringar är också ett överströmsskydd. De har lågt motstånd, men när strömmen överstiger märkvärdet uppstår en termisk effekt, vilket gör att motståndet ökar, vilket begränsar strömflödet. De används vanligtvis som återställningsbara säkringar eller överströmsskydd. PPTC-komponenter är gjorda av speciella polymermaterial och har en motståndskarakteristik av en positiv temperaturkoefficient.

Resistansen hos PPTC-komponenter är vanligtvis låg vid rumstemperatur, vilket tillåter ström att flyta i komponenten utan ett betydande spänningsfall. Men när ett överströmstillstånd uppstår värms PPTC-komponenten upp på grund av den ökade strömmen som passerar genom den. När temperaturen ökar ökar motståndet hos polymermaterialet avsevärt.

Den viktigaste egenskapen hos PPTC-komponenten är dess förmåga att begränsa strömflödet under felförhållanden. När strömmen överskrider märktröskeln värms PPTC-komponenten upp och dess motstånd ökar snabbt. Detta högresistanstillstånd fungerar som en återställningsbar säkring, som effektivt begränsar strömmen för att skydda kretsen och anslutna komponenter.

När väl feltillståndet har tagits bort och strömmen faller under ett visst tröskelvärde, kyls PPTC-komponenten och dess motstånd återgår till ett lägre värde. Denna återställningsbara egenskap gör att PPTC-komponenter skiljer sig från traditionella säkringar, och de behöver inte bytas ut efter utlösning.

PPTC-komponenter används i en mängd olika elektroniska kretsar och system som kräver överströmsskydd. De används ofta i strömförsörjning, batteripaket, motorer, kommunikationsutrustning och bilelektronik. PPTC-komponenter har fördelar som liten storlek, återställningsbar drift och snabb respons på överströmshändelser.

När du väljer en PPTC-komponent måste viktiga parametrar beaktas, inklusive märkspänning, ström och hållström. Märkspänningen bör vara högre än kretsens driftspänning, medan strömstyrkan ska matcha den maximala förväntade strömmen. Hållströmmen anger den strömnivå vid vilken elementet löser ut och ökar motståndet.

PPTC-element ger tillförlitligt, återställbart överströmsskydd för elektroniska kretsar, vilket hjälper till att förbättra säkerheten och tillförlitligheten.