Ce metode folosesc adesea inginerii PCBA pentru a proteja circuitele?

Dispozitive de protectiesunt utilizate pentru a proteja circuitele și echipamentele de întreruperi de curent sau alte daune. Iată câteva tipuri comune de dispozitive de protecție și descrierile acestora:

1. Dioda

O diodă este un dispozitiv electronic folosit pentru a controla direcția fluxului de curent. În circuite, diodele sunt adesea folosite pentru a preveni curgerea curentului invers sau pentru a proteja alte dispozitive de supratensiune.

O diodă de reglare a tensiunii, cunoscută și sub numele de regulator de tensiune sau diodă Zener, este o diodă special concepută, utilizată pentru a oferi o ieșire stabilă de tensiune.

Caracteristica unei diode de reglare a tensiunii este tensiunea de defalcare inversă (tensiune Zener). Când tensiunea inversă depășește tensiunea sa specifică de defalcare, dioda de reglare a tensiunii intră într-o stare de defectare inversă și conduce curentul. În comparație cu diodele obișnuite, diodele regulatoare de tensiune sunt proiectate cu atenție pentru a menține o tensiune stabilă în regiunea de defecțiune inversă.

Principiul de funcționare al unei diode regulatoare de tensiune se bazează pe efectul de defalcare a tensiunii. Când tensiunea este sub tensiunea de defalcare inversă, dioda menține o tensiune stabilă la cele două capete ale sale, permițând curentului invers să circule. Această caracteristică permite diodei regulatoare de tensiune să furnizeze o tensiune de referință stabilă într-un circuit sau să stabilizeze tensiunea de intrare la o anumită valoare.

Diodele Zener sunt utilizate în mod obișnuit în următoarele aplicații:

1. Reglarea tensiunii: diodele Zener pot fi folosite ca regulatoare de tensiune în circuite pentru a stabiliza tensiunea de intrare la o anumită tensiune de ieșire. Acest lucru este foarte important pentru dispozitivele electronice și circuitele care necesită o tensiune stabilă.

2. Tensiune de referință: diodele Zener pot fi folosite ca surse de tensiune de referință în circuite. Prin selectarea diodei Zener corespunzătoare, poate fi furnizată o tensiune de referință fixă ​​pentru calibrarea și compararea altor semnale.

3. Reglarea tensiunii: diodele Zener pot fi utilizate și pentru funcțiile de reglare a tensiunii în circuite. Prin controlul fluxului de curent al diodei Zener, valoarea tensiunii din circuit poate fi ajustată pentru a obține funcția de reglare a tensiunii dorită.

Alegerea diodelor Zener depinde de tensiunea stabilă necesară și de curentul de funcționare. Acestea au tensiuni de defalcare și caracteristici de putere diferite, așa că trebuie evaluate pe baza aplicațiilor și cerințelor specifice atunci când se selectează diodele Zener.

Diodele Zener sunt diode special concepute care pot oferi ieșiri stabile de tensiune. Sunt utilizate pe scară largă în circuitele electronice pentru funcții precum reglarea tensiunii, tensiunea de referință și reglarea tensiunii.

2. Varistor cu oxid de metal (MOV)

MOV este un dispozitiv utilizat pentru protecția la supratensiune. Este compus din particule de oxid de metal distribuite uniform într-o matrice ceramică, care poate deveni conductivă atunci când tensiunea depășește valoarea sa nominală, absorbind astfel energia supratensiunii și protejând alte dispozitive din circuit.

Caracteristica MOV este caracteristicile sale de rezistență neliniare. În intervalul normal de tensiune de funcționare, MOV prezintă o stare de rezistență ridicată și nu are aproape niciun efect asupra circuitului. Cu toate acestea, atunci când tensiunea crește brusc pentru a depăși tensiunea nominală, MOV trece rapid la o stare de rezistență scăzută pentru a absorbi energia supratensiunii și a o direcționa către pământ sau alte căi de impedanță scăzută.

Principiul de funcționare al MOV se bazează pe efectul varistor. Când tensiunea depășește tensiunea nominală, puterea câmpului electric dintre particulele de oxid devine mai mare, astfel încât rezistența dintre particule scade. Acest lucru permite MOV să ofere o capacitate de curent foarte mare și să protejeze în mod eficient alte circuite și echipamente împotriva daunelor de supratensiune.

Varistoarele cu oxid de metal sunt utilizate în mod obișnuit în următoarele aplicații:

1. Protecție la supratensiune: MOV este utilizat în principal pentru protecția la supratensiune pentru a preveni depășirea tensiunii de valoarea nominală la care dispozitivul sau circuitul o poate rezista. Când apare o condiție de supratensiune, MOV răspunde rapid și pornește, direcționând supratensiunea către pământ sau alte căi de impedanță scăzută pentru a proteja alte componente sensibile.

2. Protecție la supratensiune: MOV-urile sunt utilizate în mod obișnuit în liniile electrice și liniile de comunicație pentru a proteja echipamentele de supratensiuni (mutații de tensiune). Ele sunt capabile să absoarbă și să suprime vârfurile de tensiune tranzitorii, prevenind echipamentele de eventuale deteriorări.

3. Protecție la supratensiune: MOV-urile sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în dispozitivele de protecție la supratensiune pentru a preveni deteriorarea echipamentelor electronice și a circuitelor cauzate de lovituri de trăsnet, supratensiuni și alte interferențe electromagnetice. Ele sunt capabile să absoarbă și să disperseze energia de supratensiune, protejând echipamentele de supratensiuni tranzitorii.

Selectarea MOV-ului adecvat depinde de tensiunea nominală necesară, capacitatea maximă de curent și timpul de răspuns. Tensiunea nominală a MOV ar trebui să fie puțin mai mare decât tensiunea maximă de funcționare a circuitului care trebuie protejat, în timp ce capacitatea maximă de curent ar trebui să îndeplinească cerințele sistemului. Timpul de răspuns ar trebui să fie suficient de rapid pentru a asigura un răspuns rapid la supratensiune.

Varistoarele cu oxid de metal sunt componente utilizate pentru protecția la supratensiune care absorb energia de supratensiune și protejează alte circuite și echipamente de deteriorare. Ele joacă un rol important în domenii precum protecția la supratensiune, protecția la supratensiune și protecția la supratensiune.

3. Suprimator de tensiune tranzitorie (TVS)

Suprimatorul de tensiune tranzitorie (TVS) este un dispozitiv electronic utilizat pentru a suprima supratensiunea tranzitorie. Poate răspunde rapid și poate absorbi energia supratensiunii și poate oferi protecție eficientă atunci când tensiunea se schimbă brusc sau apare o tensiune tranzitorie, împiedicând tensiunea să depășească pragul setat.

Principiul de funcționare al dispozitivelor TVS se bazează pe efectul tensiunii de defecțiune. Când apare o supratensiune tranzitorie în circuit, dispozitivul TVS va trece rapid la o stare de impedanță scăzută, direcționând energia supratensiunii către pământ sau alte căi de impedanță scăzută. Prin absorbția și dispersarea energiei supratensiunii, dispozitivul TVS poate limita rata de creștere a tensiunii și poate proteja alte componente sensibile.

Dispozitivele TVS sunt de obicei compuse din tuburi cu descărcare în gaz (Gas Discharge Tube, GDT) sau diode cu carbură de siliciu (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Tuburile de descărcare în gaz formează o cale de descărcare bazată pe gaz atunci când tensiunea este prea mare, în timp ce diodele cu carbură de siliciu folosesc proprietățile speciale ale materialelor cu carbură de siliciu pentru a forma o cale conductivă sub tensiunea de defalcare.

Supresoarele de tensiune tranzitorie sunt utilizate în mod obișnuit în următoarele aplicații:

1. Protecție la supratensiune: dispozitivele TVS sunt utilizate în principal pentru protecția la supratensiune pentru a preveni supratensiunea cauzată de fulgere, supratensiuni, căutări de putere și alte interferențe electromagnetice. Ele pot absorbi și suprima vârfurile de tensiune tranzitorii pentru a proteja circuitele și echipamentele de deteriorare.

2. Protecția liniei de comunicație: Dispozitivele TVS sunt utilizate pe scară largă în liniile de comunicație pentru a proteja echipamentele de căutări de putere și interferențe electromagnetice. Ele pot răspunde rapid și pot absorbi supratensiunile tranzitorii pentru a proteja funcționarea stabilă a echipamentelor de comunicație.

3. Protecția liniei de alimentare: Dispozitivele TVS sunt, de asemenea, utilizate pentru protecția liniilor de alimentare pentru a preveni căutările de energie și alte evenimente de supratensiune din cauza deteriorării echipamentelor de alimentare. Ele pot absorbi și dispersa energia de supratensiune pentru a proteja funcționarea normală a echipamentelor de alimentare cu energie.

Selectarea dispozitivului TVS adecvat depinde de tensiunea nominală necesară, capacitatea maximă de curent și timpul de răspuns. Tensiunea nominală a dispozitivului TVS trebuie să fie puțin mai mare decât tensiunea maximă de funcționare a circuitului care trebuie protejat, iar capacitatea maximă de curent trebuie să îndeplinească cerințele sistemului. Timpul de răspuns ar trebui să fie suficient de rapid pentru a asigura suprimarea în timp util a supratensiunilor tranzitorii.

Supresoarele de tensiune tranzitorie joacă un rol important în domeniul protecției la supratensiune, al protecției liniilor de comunicație și al protecției liniilor de alimentare.

4. Siguranță

O siguranță este o componentă electronică obișnuită folosită pentru a proteja circuitele și dispozitivele de daune cauzate de supracurent. Este un dispozitiv de protecție pasivă care împiedică curgerea excesivă a curentului prin deconectarea circuitului.

O siguranță este de obicei făcută dintr-un fir subțire sau un fir cu un curent de rupere scăzut. Când curentul din circuit depășește curentul nominal al siguranței, filamentul din interiorul siguranței se va încălzi și se va topi, întrerupând fluxul de curent.

Principalele caracteristici și principiile de funcționare ale siguranțelor sunt următoarele:

1. Curent nominal: curentul nominal al unei siguranțe se referă la valoarea maximă a curentului pe care o poate suporta în siguranță. Când curentul depășește curentul nominal, siguranța se va topi pentru a opri curgerea curentului.

2. Timpul de ardere: Timpul de ardere a unei siguranțe se referă la timpul de la momentul în care curentul depășește curentul nominal până la momentul în care se arde. Timpul de suflare depinde de designul și caracteristicile siguranței, de obicei între câteva milisecunde și câteva secunde.

3. Capacitatea de rupere: Capacitatea de rupere se referă la curentul sau energia maximă pe care o siguranță o poate rupe în siguranță. Capacitatea de rupere a siguranței trebuie să se potrivească cu sarcina circuitului și curentul de scurtcircuit pentru a se asigura că curentul poate fi întrerupt efectiv în condiții de defecțiune.

4. Tip: Există multe tipuri de siguranțe, inclusiv cu acțiune rapidă, cu întârziere, de înaltă tensiune etc. Diferite tipuri de siguranțe sunt potrivite pentru diferite scenarii de aplicare și cerințe.

Funcția principală a unei siguranțe este de a oferi protecție la suprasarcină într-un circuit. Când curentul într-un circuit crește anormal, ceea ce poate cauza o defecțiune a circuitului sau deteriorarea echipamentului, siguranța se va arde rapid și va întrerupe fluxul de curent, protejând astfel circuitul și echipamentul de deteriorare.

Atunci când alegeți o siguranță adecvată, trebuie luați în considerare factori precum curentul nominal al circuitului, curentul de scurtcircuit, tensiunea nominală și condițiile de mediu. Selectarea corectă a siguranței poate asigura siguranța și fiabilitatea circuitului și poate oferi o protecție eficientă la suprasarcină.

5. Termistor cu coeficient de temperatură negativ (termistor NTC)

Termistorul cu coeficient de temperatură negativ este o componentă electronică a cărei valoare a rezistenței scade pe măsură ce temperatura crește.

Termistorii NTC sunt de obicei fabricați din oxizi metalici sau materiale semiconductoare. În structura rețelei a materialului, anumite impurități sunt dopate, care interferează cu mișcarea electronilor în rețea. Pe măsură ce temperatura crește, energia electronilor din materialul sensibil la temperatură crește, iar interacțiunea dintre electroni și impurități slăbește, rezultând o creștere a vitezei de migrare și a conductivității electronilor și o scădere a valorii rezistenței.

Caracteristicile și aplicațiile termistorilor NTC includ:

1. Senzor de temperatură: Deoarece valoarea rezistenței termistorilor NTC este invers proporțională cu temperatura, aceștia sunt utilizați pe scară largă ca senzori de temperatură. Măsurând valoarea rezistenței, se poate determina modificarea temperaturii ambiante.

2. Compensarea temperaturii: termistorii NTC pot fi utilizați în circuitele de compensare a temperaturii. Datorită caracteristicii că valoarea rezistenței sale se modifică odată cu temperatura, acesta poate fi conectat în serie sau în paralel cu alte componente (cum ar fi termistorii și rezistențele) pentru a obține o funcționare stabilă a circuitului la diferite temperaturi.

3. Controlul temperaturii: termistorii NTC pot juca un rol important în circuitele de control al temperaturii. Prin monitorizarea modificării valorii rezistenței, funcționarea elementului de încălzire sau a elementului de răcire poate fi controlată pentru a menține o stare stabilă într-un anumit interval de temperatură.

4. Protecția sursei de alimentare: termistorii NTC pot fi utilizați și pentru protecția sursei de alimentare. În circuitele de alimentare, acestea pot fi utilizate ca dispozitive de protecție împotriva supracurentului. Când curentul depășește un anumit prag, din cauza scăderii valorii rezistenței, pot limita fluxul de curent și pot proteja sursa de alimentare și alte circuite de daune cauzate de curent excesiv.

Pe scurt, termistorii NTC sunt componente sensibile termic cu un coeficient de temperatură negativ, a căror valoare de rezistență scade pe măsură ce temperatura crește. Sunt utilizate pe scară largă în detectarea temperaturii, compensarea temperaturii, controlul temperaturii și protecția sursei de alimentare.

6. Coeficientul de temperatură pozitiv polimeric (PPTC)

Siguranțele electronice PPTC sunt, de asemenea, un dispozitiv de protecție la supracurent. Au rezistență scăzută, dar când curentul depășește valoarea nominală, apare un efect termic, determinând creșterea rezistenței, limitând fluxul de curent. Ele sunt de obicei utilizate ca siguranțe resetabile sau dispozitive de protecție la supracurent. Componentele PPTC sunt fabricate din materiale polimerice speciale și au o rezistență caracteristică unui coeficient de temperatură pozitiv.

Rezistența componentelor PPTC este de obicei scăzută la temperatura camerei, permițând curentului să circule în componentă fără o cădere semnificativă de tensiune. Cu toate acestea, atunci când apare o condiție de supracurent, componenta PPTC se încălzește din cauza curentului crescut care trece prin ea. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența materialului polimeric crește semnificativ.

Caracteristica cheie a componentei PPTC este capacitatea sa de a limita fluxul de curent în condiții de defecțiune. Când curentul depășește pragul nominal, componenta PPTC se încălzește și rezistența sa crește rapid. Această stare de rezistență ridicată acționează ca o siguranță resetabilă, limitând efectiv curentul pentru a proteja circuitul și componentele conectate.

Odată ce starea de defecțiune este eliminată și curentul scade sub un anumit prag, componenta PPTC se răcește și rezistența sa revine la o valoare mai mică. Această caracteristică resetabilă face componentele PPTC diferite de siguranțele tradiționale și nu trebuie să fie înlocuite după declanșare.

Componentele PPTC sunt utilizate într-o varietate de circuite și sisteme electronice care necesită protecție la supracurent. Sunt utilizate în mod obișnuit în surse de alimentare, baterii, motoare, echipamente de comunicații și electronice auto. Componentele PPTC au avantaje cum ar fi dimensiunea mică, funcționarea resetabilă și răspunsul rapid la evenimentele de supracurent.

Atunci când selectați o componentă PPTC, trebuie luați în considerare parametri importanți, inclusiv tensiunea nominală, curentul și curentul de menținere. Tensiunea nominală ar trebui să fie mai mare decât tensiunea de funcționare a circuitului, în timp ce valoarea nominală a curentului ar trebui să se potrivească cu curentul maxim așteptat. Curentul de menținere specifică nivelul de curent la care elementul declanșează și crește rezistența.

Elementele PPTC oferă protecție la supracurent fiabilă și resetabilă pentru circuitele electronice, ajutând la îmbunătățirea siguranței și a fiabilității.