为下一代产品选择电路保护设备
Littelfuse DAVID PERRY
---- 为满足产品尺寸更小、响应更快、更便宜的要求,电路设计者采用了复合的超大规模集成电路(VLSI)及新的IC技术。然而,使用这些技术既增加了电应力过度(EOS)——如ESD、电的快瞬变及闪电感应——又需要电路保护器件。
---- 据估算各领域电子设备的失效有75%的原因是由EOS引起的,它以过流或过压的形式出现。这样,电路设计者就应该知道引起EOS的原因并提供适当的电路保护来保证工作安全及可靠。
---- 电路设计者应清楚地了解他们设计中的电路及元器件的电压、电流参数及极限参数。他们也应知道采用节省空间的、在材料及工艺上有优势的、及价格更便宜的电路保护器件(见附图)。
图:各种不同封装、不同额定电流及额定电压的电路保护器件。
过流保护
----设计者现在能选择提供过流保护的一些技术,包括传统的玻璃管保险丝、薄膜保险丝及高分子聚合物为基的正温度系数(PTC)器件等。
---- 薄膜保险丝是尺寸小、剖面低的贴片式元件,它为下一代计算机中较贵的IC及通信产品提供过流保护。典型的蜂窝电话中有一些多层薄膜保险丝为较贵的超大规模集成电路作过流保护,这些保险丝工作在不同的额定电流及电压下。
---- PTC保险丝是限制电流的,并且是自复的。它在过流情况发生时,通过电阻值从低变高保护了电路免受损害。一旦电路回到正常状况,PTC保险丝恢复低电阻并允许工作电流流过。
---- 上述特点使得PTC保险丝在以电池供电的电子产品及数据通信应用中是保护过流的理想选择,这是因为在更换电池或即插即用数据连接时可能产生瞬态浪涌电流。在某些电路中,PTC保险丝能取代常规的玻璃管保险丝。
---- 任何装置连接到电话线路上必须有电路保护。典型的应用是调制解调器、传真机、电话、应答机、智能设备及线路卡(line card)。这些装置必须满足UL 1950电源交扰及遵守Bellcore GR-1089及FCC 47部分68的浪涌规范。Littelfuse的保险丝满足保险丝的设计要求并满足通信的空间要求。
过压保护
----电压的瞬态变化能发生于任何电子装置中,并且通常会造成损坏,如闪电放电或静电放电事件。多种元器件能用来提供过压保护,这包括MOV(金属氧化物压敏电阻)、MLV(多层压敏电阻)、瞬态电压抑制器及ESD抑制器。
---- 金属氧化压敏电阻是一种特殊设计的器件,在汽车、通信及交流电源应用中作过压抑制器。MOV是一种电压箝位器件,它的阻抗取决于电压,当超过一定的阈值电压时,它的阻抗变得很低,有高的导电性能。MOV有高的V-I非线性特性、快速动作、高的峰值电流能力及平时很小的漏电流等特点。
---- MOV的主要应用是为产品防止闪电浪涌电压保护,它必须满足UL 1449列举的要求。一个附近的闪电放电可以从云层到地或云层到云层,它能感应出电磁场,这电磁场能在原边电路或副边电路中感应出电压。直接的闪电放电能在交流电网或电话线路上产生高的浪涌电压。通过在电路上的MOV,将敏感的电路系统中这些事件的影响尽量地减小。
---- 多层压敏电阻(MLV)是小尺寸、表面贴装式压敏电阻,它适用于便携式及计算机装置中低电压的电路保护。象MOV一样,当超过特定的阈值电压时MLV将变成高导电性。MLV有各种不同的电压及电流范围以适应不同应用的需要。
---- 设计用于电路板的压敏电阻,其典型的电压是18V或小于18V。这些表面贴装的器件典型地用于汽车、通信、计算机、医疗仪器及手持式或便携式电子产品中。
---- 瞬态电压抑制器是另一种方案。如Littelfuse的抑制器专门设计用于保护无线通信系统。抑制器采用硅晶体管技术为任何极过压提供双向急剧击穿箝位。抑制器在通信电路中经受瞬态脉冲波及高峰值浪涌电流。
---- 在电路设计中,这些保护器件应满足通信业安全标准,例如UL 1950、Bellcore GR-1089、FCC TITLE 47部分68及IEC 950的规范。抑制器与被保护电路平行连接,它有不同的击穿箝位电压以适应不同的应用。它有贴片式器件,如DO-214AA封装。
---- 静电放电抑制器是另一种方案,它由一种电压可变的复合材料组成,它在响应到ESD事件时激化产生热及膨胀。人体能产生的ESD事件,其静电电压超过15kV。很多新的电子器件在ESD保护上必须满足IEC 61000-4-2标准。
---- ESD抑制器有不同材料与结构以满足不同应用的要求。例如,Littel fuse提供了它的脉冲保护作用用于计算机及外设中的I/O保护。器件的低容性特点限制了信号的降级及衰减,保证在高速数据线上的正常工作。
