Hvilke metoder bruker PCBA-ingeniører ofte for å beskytte kretser?

Beskyttelsesinnretningerbrukes til å beskytte kretser og utstyr mot strømbrudd eller annen skade. Her er flere vanlige typer beskyttelsesenheter og deres beskrivelser:

1. Diode

En diode er en elektronisk enhet som brukes til å kontrollere strømretningen. I kretser brukes dioder ofte for å hindre omvendt strøm fra å strømme inn eller for å beskytte andre enheter mot overspenning.

En spenningsregulatordiode, også kjent som en spenningsregulator eller Zener-diode, er en spesialdesignet diode som brukes til å gi en stabil spenningsutgang.

Karakteristikken til en spenningsregulatordiode er dens omvendte sammenbruddsspenning (zenerspenning). Når reversspenningen overskrider dens spesifikke sammenbruddsspenning, går spenningsregulatordioden inn i en omvendt sammenbruddstilstand og leder strøm. Sammenlignet med vanlige dioder, er spenningsregulatordioder nøye utformet for å opprettholde en stabil spenning i omvendt sammenbruddsregion.

Arbeidsprinsippet til en spenningsregulatordiode er basert på spenningssammenbruddseffekten. Når spenningen er under den omvendte gjennombruddsspenningen, opprettholder dioden en stabil spenning over de to endene, slik at omvendt strøm kan strømme gjennom. Denne karakteristikken gjør det mulig for spenningsregulatordioden å gi en stabil referansespenning i en krets eller stabilisere inngangsspenningen til en bestemt verdi.

Zenerdioder brukes ofte i følgende applikasjoner:

1. Spenningsregulering: Zenerdioder kan brukes som spenningsregulatorer i kretser for å stabilisere inngangsspenningen ved en bestemt utgangsspenning. Dette er svært viktig for elektroniske enheter og kretser som krever stabil spenning.

2. Referansespenning: Zenerdioder kan brukes som referansespenningskilder i kretser. Ved å velge riktig Zener-diode, kan en fast referansespenning gis for kalibrering og sammenligning av andre signaler.

3. Spenningsregulering: Zenerdioder kan også brukes til spenningsreguleringsfunksjoner i kretser. Ved å kontrollere strømflyten til Zener-dioden kan spenningsverdien i kretsen justeres for å oppnå ønsket spenningsreguleringsfunksjon.

Valget av Zener-dioder avhenger av nødvendig stabil spenning og driftsstrøm. De har forskjellige sammenbruddsspenninger og effektegenskaper, så de må evalueres basert på spesifikke applikasjoner og krav når du velger Zener-dioder.

Zenerdioder er spesialdesignede dioder som kan gi stabile spenningsutganger. De er mye brukt i elektroniske kretser for funksjoner som spenningsregulering, referansespenning og spenningsregulering.

2. Metal Oxide Varistor (MOV)

MOV er en enhet som brukes til overspenningsbeskyttelse. Den er sammensatt av metalloksidpartikler jevnt fordelt i en keramisk matrise, som kan bli ledende når spenningen overskrider dens nominelle verdi, og absorberer dermed energien til overspenningen og beskytter andre enheter i kretsen.

Karakteristikken til MOV er dens ikke-lineære motstandsegenskaper. Innenfor det normale driftsspenningsområdet viser MOV en høy motstandstilstand og har nesten ingen effekt på kretsen. Men når spenningen plutselig øker til å overskride den nominelle spenningen, endres MOV raskt til en lav motstandstilstand for å absorbere energien til overspenningen og lede den til bakken eller andre lavimpedansbaner.

Arbeidsprinsippet til MOV er basert på varistoreffekten. Når spenningen overstiger sin merkespenning, blir den elektriske feltstyrken mellom oksidpartiklene større, slik at motstanden mellom partiklene avtar. Dette gjør at MOV kan gi svært høy strømkapasitet og effektivt beskytte andre kretser og utstyr mot overspenningsskader.

Metalloksidvaristorer brukes ofte i følgende applikasjoner:

1. Overspenningsbeskyttelse: MOV brukes hovedsakelig til overspenningsbeskyttelse for å forhindre at spenningen overskrider den nominelle verdien som enheten eller kretsen tåler. Når en overspenningstilstand oppstår, reagerer MOV raskt og slår seg på, og dirigerer overspenningen til bakken eller andre lavimpedansbaner for å beskytte andre følsomme komponenter.

2. Overspenningsvern: MOV-er brukes ofte i kraftledninger og kommunikasjonslinjer for å beskytte utstyr mot overspenning (spenningsmutasjoner). De er i stand til å absorbere og undertrykke transiente spenningstopper, og hindrer utstyr fra potensiell skade.

3. Overspenningsvern: MOV-er er også mye brukt i overspenningsvern for å forhindre skade på elektronisk utstyr og kretser forårsaket av lynnedslag, strømstøt og annen elektromagnetisk interferens. De er i stand til å absorbere og spre overspenningsenergi, og beskytter utstyr mot forbigående overspenninger.

Valg av riktig MOV avhenger av nødvendig merkespenning, maksimal strømkapasitet og responstid. Den nominelle spenningen til MOV bør være litt høyere enn den maksimale driftsspenningen til kretsen som skal beskyttes, mens den maksimale strømkapasiteten skal oppfylle kravene til systemet. Responstiden bør være rask nok til å sikre rask respons på overspenning.

Metalloksidvaristorer er komponenter som brukes til overspenningsbeskyttelse som absorberer overspenningsenergi og beskytter andre kretser og utstyr mot skade. De spiller en viktig rolle på områder som overspenningsvern, overspenningsvern og overspenningsvern.

3. Transient spenningsdemper (TVS)

Transient Voltage Suppressor (TVS) er en elektronisk enhet som brukes til å undertrykke transient overspenning. Den kan reagere raskt og absorbere energien til overspenning, og kan gi effektiv beskyttelse når spenningen endres plutselig eller transient spenning oppstår, og forhindrer at spenningen overskrider den innstilte terskelen.

Arbeidsprinsippet til TVS-enheter er basert på sammenbruddsspenningseffekten. Når det oppstår en forbigående overspenning i kretsen, vil TVS-enheten raskt skifte til en lavimpedanstilstand, og dirigere energien til overspenningen til bakken eller andre lavimpedansbaner. Ved å absorbere og spre energien til overspenningen, kan TVS-enheten begrense spenningsøkningen og beskytte andre sensitive komponenter.

TVS-enheter er vanligvis sammensatt av gassutladningsrør (Gas Discharge Tube, GDT) eller silisiumkarbiddioder (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Gassutladningsrør danner en utladningsbane basert på gass når spenningen er for høy, mens silisiumkarbiddioder bruker de spesielle egenskapene til silisiumkarbidmaterialer for å danne en ledende bane under nedbrytningsspenningen.

Transient spenningsdempere brukes ofte i følgende applikasjoner:

1. Overspenningsvern: TVS-enheter brukes hovedsakelig til overspenningsbeskyttelse for å forhindre overspenning forårsaket av lynnedslag, strømstøt, strømsøk og annen elektromagnetisk interferens. De kan absorbere og undertrykke transiente spenningstopper for å beskytte kretser og utstyr mot skade.

2. Kommunikasjonslinjebeskyttelse: TVS-enheter er mye brukt i kommunikasjonslinjer for å beskytte utstyr mot strømsøk og elektromagnetisk interferens. De kan raskt reagere og absorbere forbigående overspenninger for å beskytte stabil drift av kommunikasjonsutstyr.

3. Strømledningsbeskyttelse: TVS-enheter brukes også til strømledningsbeskyttelse for å forhindre strømsøk og andre overspenningshendelser fra å skade strømforsyningsutstyret. De kan absorbere og spre overspenningsenergi for å beskytte normal drift av strømforsyningsutstyr.

Valg av riktig TVS-enhet avhenger av nødvendig merkespenning, maksimal strømkapasitet og responstid. Den nominelle spenningen til TVS-enheten bør være litt høyere enn den maksimale driftsspenningen til kretsen som skal beskyttes, og den maksimale strømkapasiteten skal oppfylle kravene til systemet. Responstiden bør være rask nok til å sikre rettidig undertrykkelse av transiente overspenninger.

Transient spenningsdempere spiller en viktig rolle innen overspenningsvern, kommunikasjonslinjebeskyttelse og kraftledningsbeskyttelse.

4. Sikring

En sikring er en vanlig elektronisk komponent som brukes til å beskytte kretser og enheter mot skade forårsaket av overstrøm. Det er en passiv beskyttelsesenhet som forhindrer overdreven strøm fra å flyte ved å koble fra kretsen.

En sikring er vanligvis laget av en tynn ledning eller ledning med lav brytestrøm. Når strømmen i kretsen overstiger merkestrømmen til sikringen, vil glødetråden inne i sikringen varmes opp og smelte, og kutte av strømmen.

Hovedfunksjonene og arbeidsprinsippene til sikringer er som følger:

1. Merkestrøm: Merkestrømmen til en sikring refererer til den maksimale strømverdien den trygt tåler. Når strømmen overstiger merkestrømmen, vil sikringen smelte for å stoppe strømmen fra å flyte.

2. Blåsetid: Utblåsningstiden til en sikring refererer til tiden fra strømmen overskrider merkestrømmen til den går. Blåsetiden avhenger av sikringens design og egenskaper, vanligvis mellom noen få millisekunder og noen få sekunder.

3. Brytekapasitet: Brytekapasitet refererer til den maksimale strømmen eller energien som en sikring trygt kan bryte. Sikringens brytekapasitet må samsvare med kretsens belastning og kortslutningsstrøm for å sikre at strømmen effektivt kan kuttes under feilforhold.

4. Type: Det finnes mange typer sikringer, inkludert hurtigvirkende, tidsforsinkelse, høyspenning osv. Ulike typer sikringer er egnet for ulike bruksscenarier og krav.

Hovedfunksjonen til en sikring er å gi overbelastningsbeskyttelse i en krets. Når strømmen i en krets øker unormalt, noe som kan forårsake kretssvikt eller skade på utstyret, vil sikringen raskt ryke og kutte strømstrømmen, og dermed beskytte kretsen og utstyret mot skade.

Når du velger en passende sikring, må faktorer som kretsens merkestrøm, kortslutningsstrøm, merkespenning og miljøforhold vurderes. Riktig valg av sikring kan sikre sikkerheten og påliteligheten til kretsen og gi effektiv overbelastningsbeskyttelse.

5. Negativ temperaturkoeffisienttermistor (NTC-termistor)

Negativ temperaturkoeffisienttermistor er en elektronisk komponent hvis motstandsverdi avtar når temperaturen øker.

NTC-termistorer er vanligvis laget av metalloksider eller halvledermaterialer. I gitterstrukturen til materialet dopes visse urenheter, som forstyrrer bevegelsen av elektroner i gitteret. Når temperaturen øker, øker energien til elektronene i det temperaturfølsomme materialet, og samspillet mellom elektronene og urenhetene svekkes, noe som resulterer i en økning i migrasjonshastigheten og ledningsevnen til elektronene og en reduksjon i motstandsverdien.

Egenskapene og bruksområdene til NTC termistorer inkluderer:

1. Temperatursensor: Siden motstandsverdien til NTC-termistorer er omvendt proporsjonal med temperaturen, er de mye brukt som temperatursensorer. Ved å måle motstandsverdien kan endringen i omgivelsestemperatur bestemmes.

2. Temperaturkompensasjon: NTC termistorer kan brukes i temperaturkompensasjonskretser. På grunn av egenskapen at motstandsverdien endres med temperaturen, kan den kobles i serie eller parallelt med andre komponenter (som termistorer og motstander) for å oppnå stabil drift av kretsen ved forskjellige temperaturer.

3. Temperaturkontroll: NTC termistorer kan spille en viktig rolle i temperaturkontrollkretser. Ved å overvåke endringen i motstandsverdien, kan driften av varmeelementet eller kjøleelementet kontrolleres for å opprettholde en stabil tilstand innenfor et spesifikt temperaturområde.

4. Strømforsyningsbeskyttelse: NTC-termistorer kan også brukes til strømforsyningsbeskyttelse. I strømforsyningskretser kan de brukes som overstrømsbeskyttere. Når strømmen overskrider en viss terskel, på grunn av fallet i motstandsverdien, kan de begrense strømstrømmen og beskytte strømforsyningen og andre kretser mot skade forårsaket av overdreven strøm.

Oppsummert er NTC-termistorer termisk følsomme komponenter med en negativ temperaturkoeffisient, hvis motstandsverdi avtar når temperaturen øker. De er mye brukt i temperaturføling, temperaturkompensasjon, temperaturkontroll og strømforsyningsbeskyttelse.

6. Polymer positiv temperaturkoeffisient (PPTC)

PPTC elektroniske sikringer er også en overstrømsbeskyttelsesenhet. De har lav motstand, men når strømmen overstiger nominell verdi, oppstår det en termisk effekt som får motstanden til å øke, og begrenser strømmen. De brukes vanligvis som tilbakestillbare sikringer eller overstrømsbeskyttelsesenheter. PPTC-komponenter er laget av spesielle polymermaterialer og har en motstandskarakteristikk av en positiv temperaturkoeffisient.

Motstanden til PPTC-komponenter er vanligvis lav ved romtemperatur, slik at strømmen kan flyte i komponenten uten betydelig spenningsfall. Men når en overstrømstilstand oppstår, varmes PPTC-komponenten opp på grunn av den økte strømmen som går gjennom den. Når temperaturen øker, øker motstanden til polymermaterialet betydelig.

Nøkkelegenskapen til PPTC-komponenten er dens evne til å begrense strømstrømmen under feilforhold. Når strømmen overskrider den nominelle terskelen, varmes PPTC-komponenten opp og motstanden øker raskt. Denne høye motstandstilstanden fungerer som en tilbakestillbar sikring, og begrenser effektivt strømmen for å beskytte kretsen og tilkoblede komponenter.

Når feiltilstanden er fjernet og strømmen faller under en viss terskel, avkjøles PPTC-komponenten og motstanden går tilbake til en lavere verdi. Denne tilbakestillbare karakteristikken gjør PPTC-komponenter annerledes enn tradisjonelle sikringer, og de trenger ikke å skiftes ut etter utløsning.

PPTC-komponenter brukes i en rekke elektroniske kretser og systemer som krever overstrømsbeskyttelse. De brukes ofte i strømforsyninger, batteripakker, motorer, kommunikasjonsutstyr og bilelektronikk. PPTC-komponenter har fordeler som liten størrelse, tilbakestillbar drift og rask respons på overstrømhendelser.

Når du velger en PPTC-komponent, må viktige parametere vurderes, inkludert nominell spenning, strøm og holdestrøm. Merkespenningen bør være høyere enn driftsspenningen til kretsen, mens strømstyrken skal samsvare med den maksimale forventede strømmen. Holdestrømmen spesifiserer strømnivået som elementet utløses ved og øker motstanden.

PPTC-elementer gir pålitelig, tilbakestillbar overstrømsbeskyttelse for elektroniske kretser, og bidrar til å forbedre sikkerheten og påliteligheten.