Які методи часто використовують інженери PCBA для захисту схем?

Пристрої захистувикористовуються для захисту ланцюгів і обладнання від збоїв живлення або інших пошкоджень. Ось кілька поширених типів захисних пристроїв і їх описи:

1. Діод

Діод - це електронний пристрій, який використовується для керування напрямком струму. У схемах діоди часто використовуються для запобігання зворотного струму або для захисту інших пристроїв від перенапруги.

Діод стабілізатора напруги, також відомий як стабілізатор напруги або стабілітрон, — це спеціально розроблений діод, який використовується для забезпечення стабільної вихідної напруги.

Характеристикою діода стабілізатора напруги є його зворотна напруга пробою (стабілітрон). Коли зворотна напруга перевищує свою конкретну напругу пробою, діод стабілізатора напруги переходить у стан зворотного пробою та проводить струм. У порівнянні зі звичайними діодами, діоди стабілізаторів напруги ретельно розроблені для підтримки стабільної напруги в області зворотного пробою.

Принцип роботи діода стабілізатора напруги заснований на ефекті пробою напруги. Коли напруга нижче напруги зворотного пробою, діод підтримує стабільну напругу на двох кінцях, дозволяючи протікати зворотному струму. Ця характеристика дозволяє стабілізатору напруги забезпечувати стабільну опорну напругу в ланцюзі або стабілізувати вхідну напругу на певному значенні.

Стабілітрони зазвичай використовуються в таких сферах застосування:

1. Регулювання напруги: стабілітрони можна використовувати як стабілізатори напруги в схемах для стабілізації вхідної напруги при певній вихідній напрузі. Це дуже важливо для електронних пристроїв і схем, яким потрібна стабільна напруга.

2. Опорна напруга: стабілітрони можна використовувати як джерела опорної напруги в схемах. Вибравши відповідний стабілітрон, можна забезпечити фіксовану опорну напругу для калібрування та порівняння інших сигналів.

3. Регулювання напруги: стабілітрони також можна використовувати для функцій регулювання напруги в схемах. Керуючи потоком струму стабілітрона, значення напруги в ланцюзі можна регулювати для досягнення бажаної функції регулювання напруги.

Вибір стабілітрона залежить від необхідної стабільної напруги і робочого струму. Вони мають різну напругу пробою та характеристики потужності, тому при виборі стабілітронів їх потрібно оцінювати на основі конкретних застосувань і вимог.

Стабілітрони — це спеціально розроблені діоди, які можуть забезпечувати стабільну вихідну напругу. Вони широко використовуються в електронних схемах для таких функцій, як регулювання напруги, опорна напруга та регулювання напруги.

2. Металооксидний варистор (MOV)

MOV - це пристрій, який використовується для захисту від перенапруги. Він складається з частинок оксиду металу, рівномірно розподілених у керамічній матриці, яка може стати провідною, коли напруга перевищує номінальне значення, тим самим поглинаючи енергію перенапруги та захищаючи інші пристрої в ланцюзі.

Характеристикою MOV є його нелінійні характеристики опору. У межах нормального діапазону робочої напруги MOV має високий опір і майже не впливає на схему. Однак, коли напруга раптово зростає, щоб перевищити номінальну напругу, MOV швидко переходить у стан низького опору, щоб поглинути енергію перенапруги та направити її на землю або інші шляхи з низьким опором.

Принцип роботи MOV заснований на варисторному ефекті. Коли напруга перевищує номінальну напругу, напруженість електричного поля між частинками оксиду стає більшою, тому опір між частинками зменшується. Це дозволяє MOV забезпечувати дуже високу потужність струму та ефективно захищати інші схеми та обладнання від пошкодження перенапругою.

Металооксидні варистори зазвичай використовуються в таких сферах застосування:

1. Захист від перенапруги: MOV в основному використовується для захисту від перенапруги, щоб запобігти перевищенню напруги номінального значення, яке може витримати пристрій або схема. У разі виникнення перенапруги MOV швидко реагує та вмикається, спрямовуючи перенапругу на землю або інші шляхи низького опору для захисту інших чутливих компонентів.

2. Захист від стрибків напруги: MOV зазвичай використовуються в лініях електропередачі та лініях зв’язку для захисту обладнання від стрибків напруги (мутації напруги). Вони здатні поглинати та пригнічувати перехідні піки напруги, запобігаючи потенційному пошкодженню обладнання.

3. Захист від перенапруг: MOV також широко використовуються в пристроях захисту від перенапруг для запобігання пошкодженням електронного обладнання та ланцюгів, спричинених ударами блискавки, стрибками напруги та іншими електромагнітними перешкодами. Вони здатні поглинати та розсіювати енергію стрибків, захищаючи обладнання від перехідних перенапруг.

Вибір відповідного MOV залежить від необхідної номінальної напруги, максимальної потужності струму та часу відгуку. Номінальна напруга MOV має бути трохи вищою за максимальну робочу напругу схеми, що захищається, тоді як максимальна потужність струму має відповідати вимогам системи. Час відгуку має бути достатньо швидким, щоб забезпечити швидке реагування на перенапругу.

Металооксидні варистори – це компоненти, що використовуються для захисту від перенапруги, які поглинають енергію перенапруги та захищають інші схеми та обладнання від пошкодження. Вони відіграють важливу роль у таких сферах, як захист від перенапруги, захист від перенапруги та захист від перенапруги.

3. Пригнічувач перехідної напруги (TVS)

Придушувач перехідної напруги (TVS) — це електронний пристрій, який використовується для придушення перенапруги. Він може швидко реагувати та поглинати енергію перенапруги, а також може забезпечити ефективний захист при раптовій зміні напруги або перехідній напрузі, запобігаючи перевищенню напруги встановленого порогу.

Принцип роботи пристроїв TVS заснований на ефекті пробивної напруги. Коли в ланцюзі виникає перехідна перенапруга, пристрій TVS швидко переходить у стан низького опору, спрямовуючи енергію перенапруги на землю або інші шляхи з низьким опором. Поглинаючи та розсіюючи енергію перенапруги, пристрій TVS може обмежити швидкість зростання напруги та захистити інші чутливі компоненти.

Пристрої TVS зазвичай складаються з газорозрядних трубок (Gas Discharge Tube, GDT) або діодів з карбіду кремнію (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Газорозрядні трубки утворюють шлях розряду на основі газу, коли напруга занадто висока, тоді як діоди з карбіду кремнію використовують спеціальні властивості матеріалів з карбіду кремнію для формування провідного шляху під напругою пробою.

Обмежувачі перехідної напруги зазвичай використовуються в таких сферах застосування:

1. Захист від перенапруги: пристрої TVS в основному використовуються для захисту від перенапруги, щоб запобігти перенапрузі, спричиненій ударами блискавки, стрибками напруги, пошуком потужності та іншими електромагнітними перешкодами. Вони можуть поглинати та пригнічувати перехідні піки напруги, щоб захистити схеми та обладнання від пошкодження.

2. Захист лінії зв'язку: Пристрої TVS широко використовуються в лініях зв'язку для захисту обладнання від пошуків потужності та електромагнітних перешкод. Вони можуть швидко реагувати та поглинати перехідні перенапруги для захисту стабільної роботи комунікаційного обладнання.

3. Захист лінії електропередач: пристрої TVS також використовуються для захисту лінії електропередач, щоб запобігти перебору потужності та іншим випадкам перенапруги, які можуть пошкодити обладнання джерела живлення. Вони можуть поглинати та розсіювати енергію перенапруги для захисту нормальної роботи обладнання джерела живлення.

Вибір відповідного пристрою TVS залежить від необхідної номінальної напруги, максимальної потужності струму та часу відгуку. Номінальна напруга пристрою TVS має бути трохи вищою за максимальну робочу напругу схеми, що захищається, а максимальна потужність струму має відповідати вимогам системи. Час відгуку має бути досить швидким, щоб забезпечити своєчасне придушення перехідних перенапруг.

Обмежувачі перехідної напруги відіграють важливу роль у сфері захисту від перенапруг, захисту ліній зв’язку та захисту ліній електропередач.

4. Запобіжник

Запобіжник — це звичайний електронний компонент, який використовується для захисту ланцюгів і пристроїв від пошкоджень, викликаних перевантаженням по струму. Це пристрій пасивного захисту, який запобігає протіканню надмірного струму шляхом відключення ланцюга.

Запобіжник зазвичай виготовляється з тонкого дроту або дроту з малим струмом розриву. Коли струм у ланцюзі перевищує номінальний струм запобіжника, нитка всередині запобіжника нагріється та розплавиться, перекриваючи потік струму.

Основні характеристики та принцип роботи запобіжників наступні:

1. Номінальний струм: Номінальний струм запобіжника означає максимальне значення струму, яке він може безпечно витримати. Коли струм перевищує номінальний, запобіжник розплавиться, щоб зупинити струм.

2. Час перегорання: Час перегорання запобіжника відноситься до часу від моменту, коли струм перевищує номінальний струм, до моменту, коли він перегорає. Час спрацьовування залежить від конструкції та характеристик запобіжника, зазвичай становить від кількох мілісекунд до кількох секунд.

3. Відключаюча здатність: відключаюча здатність означає максимальний струм або енергію, яку може безпечно розірвати запобіжник. Відключаюча здатність запобіжника повинна відповідати навантаженню ланцюга та струму короткого замикання, щоб забезпечити ефективне відключення струму в умовах несправності.

4. Тип: Існує багато типів запобіжників, у тому числі запобіжники швидкої дії, із затримкою, високої напруги тощо. Різні типи запобіжників підходять для різних сценаріїв застосування та вимог.

Основною функцією запобіжника є захист від перевантаження в ланцюзі. Коли струм у ланцюзі ненормально зростає, що може спричинити збій ланцюга або пошкодження обладнання, запобіжник швидко перегорить і перекриє потік струму, тим самим захищаючи ланцюг і обладнання від пошкодження.

Вибираючи відповідний запобіжник, слід враховувати такі фактори, як номінальний струм ланцюга, струм короткого замикання, номінальна напруга та умови навколишнього середовища. Правильний вибір запобіжника може забезпечити безпеку та надійність ланцюга та ефективний захист від перевантаження.

5. Термістор з негативним температурним коефіцієнтом (термістор NTC)

Термістор із негативним температурним коефіцієнтом — це електронний компонент, значення опору якого зменшується зі збільшенням температури.

NTC-термістори зазвичай виготовляються з оксидів металів або напівпровідникових матеріалів. У структуру решітки матеріалу леговані певні домішки, які заважають руху електронів у решітці. З підвищенням температури енергія електронів у термочутливому матеріалі зростає, а взаємодія між електронами та домішками послаблюється, що призводить до збільшення швидкості міграції та провідності електронів і зменшення значення опору.

Характеристики та застосування термісторів NTC включають:

1. Датчик температури: оскільки значення опору термісторів NTC обернено пропорційне температурі, вони широко використовуються як датчики температури. Вимірюючи значення опору, можна визначити зміну температури навколишнього середовища.

2. Температурна компенсація: термістори NTC можна використовувати в схемах температурної компенсації. Завдяки тому, що його значення опору змінюється залежно від температури, його можна з’єднувати послідовно або паралельно з іншими компонентами (такими як термістори та резистори), щоб досягти стабільної роботи схеми за різних температур.

3. Контроль температури: NTC термістори можуть відігравати важливу роль у схемах контролю температури. Відстежуючи зміну значення опору, можна контролювати роботу нагрівального або охолоджувального елемента для підтримки стабільного стану в певному температурному діапазоні.

4. Захист джерела живлення: термістори NTC також можна використовувати для захисту джерела живлення. У ланцюгах електроживлення їх можна використовувати як захист від надструму. Коли струм перевищує певний поріг, через падіння значення опору, вони можуть обмежити потік струму та захистити джерело живлення та інші ланцюги від пошкодження, викликаного надмірним струмом.

Таким чином, термістори NTC є термочутливими компонентами з негативним температурним коефіцієнтом, значення опору яких зменшується зі збільшенням температури. Вони широко використовуються для вимірювання температури, температурної компенсації, контролю температури та захисту джерела живлення.

6. Полімерний позитивний температурний коефіцієнт (PPTC)

Електронні запобіжники PPTC також є пристроєм захисту від перевантаження по струму. Вони мають низький опір, але коли сила струму перевищує номінальне значення, виникає тепловий ефект, в результаті чого опір збільшується, обмежуючи протікання струму. Зазвичай вони використовуються як перезапобіжники або пристрої захисту від перевантаження по струму. Компоненти PPTC виготовлені зі спеціальних полімерних матеріалів і мають опір, характерний для позитивного температурного коефіцієнта.

Опір компонентів PPTC зазвичай низький за кімнатної температури, що дозволяє струму протікати в компоненті без значного падіння напруги. Однак, коли виникає перевантаження по струму, компонент PPTC нагрівається через збільшення струму, що проходить через нього. З підвищенням температури опір полімерного матеріалу значно зростає.

Ключовою характеристикою компонента PPTC є його здатність обмежувати потік струму в умовах несправності. Коли струм перевищує номінальний поріг, компонент PPTC нагрівається, і його опір швидко зростає. Цей стан високого опору діє як перезапобіжник, який ефективно обмежує струм для захисту ланцюга та підключених компонентів.

Після усунення несправності та падіння струму нижче певного порогу компонент PPTC охолоджується, а його опір повертається до нижчого значення. Ця характеристика скидання відрізняє компоненти PPTC від традиційних запобіжників, і їх не потрібно замінювати після спрацювання.

Компоненти PPTC використовуються в різноманітних електронних схемах і системах, які потребують захисту від перевантаження по струму. Вони зазвичай використовуються в джерелах живлення, акумуляторах, двигунах, комунікаційному обладнанні та автомобільній електроніці. Компоненти PPTC мають такі переваги, як невеликий розмір, можливість скидання та швидка реакція на події перевантаження по струму.

Вибираючи компонент PPTC, необхідно враховувати важливі параметри, включаючи номінальну напругу, струм і струм утримання. Номінальна напруга має бути вищою за робочу напругу ланцюга, а номінальний струм має відповідати максимальному очікуваному струму. Струм утримання визначає рівень струму, при якому елемент спрацьовує та збільшує опір.

Елементи PPTC забезпечують надійний захист електронних ланцюгів від перевантаження по струму з можливістю скидання, допомагаючи підвищити безпеку та надійність.