硕凯电子：电路保护元器件的种类及工作原理

在电子产品中最重要的设计工作是电路设计。电路可分为两类:功能电路和保护电路。功能电路(如电源电路、振荡器电路、A/D变换电路等)是用来实现电子产品各种功能的;而保护电路(过流保护电路、过压保护电路及过流、过压保护电路)是用来保护功能电路,以实现电子产品的安全性、可靠性及耐用性的。

　　近年来,便携式电子产品发展迅速,如MP3、MP4、PMP、DVD、数码相机及摄像机,笔记本电脑、上网本(一种小型笔记本电脑)和智能手机等。这些便携式电子产品的主要特点是功能多、电路复杂、工作频率高、频带宽、信号传输率高,并且体积小(全部采用 ** D元器件),这对电路保护提出了更高的设计要求。在手机、笔记本电脑一类便携式电子产品中,由于其工作频率高、频带宽、要求高数据传输速率,电路保护设计的优劣就不仅涉及电子产品的安全性、可靠性和耐用性,同时也涉及到电子产品的性能质量及成本。所以,电路保护是电子产品设计的重要工作。

这些电子产品都需要电作为驱动力,因此在使用时需要保证电路能够安全运行,避免发生故障给使用者带来财产损失以及人身伤害。为保证电路安全运行,电子产品需要在合适的电路部位安装电路保护元器件,其中需要重点保护的部位有:电源、电池、电机、显示屏、输入端口(USB、I/O、键盘等)、芯片、HDMI(高清晰度多媒体接口)板等。

电路保护主要有三种形式:过压保护、过流保护和过温保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠的电路保护设计之关键的第一步。

1、过流保护

　　过流保护元件自恢复保险丝(PPTC:高分子自恢复保险丝)是一种正温度系数聚合物热敏电阻,作过流保护用,可代替电流保险丝。一旦有过流状态出现,过大的电流让保护元件发热使阻值发生变化,由低阻态跃变为高阻态,从而限制电流,使被保护的电路免受过流损坏;在过流故障排除后,保护元件冷却,自动由高阻态转变为低阻态,恢复正常工作。

2、过压保护

　　过压保护元器件并联在被保护的电路上。在输入电压未过压时,过压保护元器件呈高阻态,其泄漏电流甚微;一旦输入电压过压时,过压保护元器件在瞬间提供低阻抗通路,并将电压钳位于安全的低电压,从而保护电路免受过压损害。当输入电压降落到正常工作电压时,过压保护元器件会自动恢复到高阻态。SOCAY硕凯的放电管(GDT/TSS/SPG)、瞬态抑制二极管(TVS)、压敏电阻(MOV)、贴片压敏电阻(MLV)及ESD保护元件ESD静电二极管就是常用的过压保护元件。

3、过流、过压保护

　　过流、过压保护器件是过流保护元件与过压保护元件组成的模块(集成电路),它能在输入电压过压或由于短路造成过流故障时,保护电路不受损害。

硕凯电子( )FAE工程师要提醒各位的是:在电路板设计的早期阶段记住最优化的保护选择(器件、外形尺寸、位置等)是非常重要的。良好的保护设计将有助于确保在产品使用寿命期间的可靠性。