連接電路保護(hù)設(shè)計(jì)

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電子行業(yè)對更小型、更可靠電路保護(hù)器件的不懈追求，持續(xù)推動(dòng)著產(chǎn)品的小型化發(fā)展趨勢。電路保護(hù)器件制造商必需為OEM客戶提供越來越小的保護(hù)器件，但是很明顯，它們所要達(dá)到的目標(biāo)不僅僅是縮小尺寸。真正的挑戰(zhàn)在于：縮小元器件尺寸不能以犧牲電氣特性為代價(jià)。先進(jìn)的材料研究和技術(shù)一直是開發(fā)新器件的關(guān)鍵所在，新器件不僅要達(dá)到現(xiàn)有的性能水平，而且要使用更小型、更可靠、更便利的封裝。

在設(shè)計(jì)方面，另一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是需要協(xié)同電路保護(hù)。由于人們往往把過流保護(hù)和過壓保護(hù)看成是設(shè)計(jì)過程中兩個(gè)互不相關(guān)的部分，因此最終的保護(hù)策略往往會(huì)選用成本偏高的多構(gòu)件解決方案，而且會(huì)忽視不同保護(hù)器件之間的協(xié)同作用。協(xié)調(diào)使用這些器件，或者把過流和過壓保護(hù)功能整合在單一器件上，能夠有效減少元件數(shù)量，假使使用得當(dāng)，還可以從更多方面改善性能，并提高系統(tǒng)可靠性。下面舉三個(gè)例子，說明泰科電子在電路保護(hù)材料和技術(shù)方面的創(chuàng)新如何幫助設(shè)計(jì)工程師節(jié)省寶貴的電路板空間，并滿足不斷發(fā)展的安全和性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

利用2Pro器件保護(hù)電話和VoIP設(shè)備

新的2Pro器件集成了過流和過壓保護(hù)技術(shù)，可以用于保護(hù)電話通訊設(shè)備，防止損壞。該器件占位面積小，擁有可復(fù)位和協(xié)同保護(hù)的功能，可用于多種電話和VoIP設(shè)備，如無繩電話、VoIP網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器、機(jī)頂盒、安全系統(tǒng)、主配線架(MDF)模塊、模擬線路卡和綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)線路卡。2Pro器件符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，它把PolySwitchPPTC過流保護(hù)技術(shù)和金屬氧化物壓敏變阻器(MOV)集成在一起，構(gòu)成一個(gè)過熱保護(hù)器件，在出現(xiàn)過流現(xiàn)象時(shí)抑制電流，在發(fā)生過壓現(xiàn)象時(shí)對電壓進(jìn)行箝位。這種單器件做法，有助于減少元件數(shù)量、提高設(shè)備的可靠性。圖1說明白在不接地和接地兩種電路保護(hù)方案中如何使用2Pro器件。

2Pro器件能夠幫助設(shè)備制造商達(dá)到UL60950標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且在經(jīng)受特定的雷擊測試后設(shè)備依舊能夠正常工作。它還可以幫助設(shè)備滿足TIA-968-A、IEC60950和ITU-TK.20/K.21標(biāo)準(zhǔn)下的浪涌測試要求。這款UL497A列出的保護(hù)器件還有助于提供ESD保護(hù)功能、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性，并且降低維修成本，提高用戶對客戶端設(shè)備的滿意程度。

F1:在不接地和接地兩種電路保護(hù)方案中如何使用2Pro器件

圖1a.2Pro器件用于不接地系統(tǒng)。圖1b.2Pro器件用于接地系統(tǒng)。利用PolyZen器件防止由充電端口引起的系統(tǒng)故障

便攜式和臺(tái)式電子設(shè)備的小型化趨勢在持續(xù)發(fā)展，在正常運(yùn)行和/或充電時(shí)，它們必需使用外接電源。然而，由于外接電源和通用電源隨處可見，這就迫使設(shè)計(jì)工程師參與額外的保護(hù)

措施，防止使用非正常充電系統(tǒng)所帶來的不可預(yù)知的破壞，事實(shí)上這正是引起設(shè)備返回保修的主要原因。此外，解決方案本身必需適應(yīng)不斷變小的便攜式電子封裝也增加了問題的繁雜度。

泰科的PolyZen器件針對利用桶形插口作為電源輸入端的便攜式電子產(chǎn)品和系統(tǒng)，提供直流電源端口保護(hù)。PolyZen器件是聚合物保護(hù)的縝密齊納二極管微型集成模塊，它包含一個(gè)電阻很小的縝密齊納二極管，與一個(gè)PPTC“熱開關(guān)〞進(jìn)行熱耦合。

在工作時(shí)，長期的過電壓或反偏壓狀況將導(dǎo)致PPTC元件在二極管溫度開始上升的時(shí)候有所“動(dòng)作(trip)〞。這樣的動(dòng)作使得PPTC“熱開關(guān)〞從低電阻狀態(tài)變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)，從而通過產(chǎn)生一系列的電壓下降來保護(hù)下游電路。同時(shí)，通過限制電流，它可以防止齊納二極管由于熱失控而造成的損壞。

簡而言之，PolyZen器件利用像齊納二極管這樣起保護(hù)作用的元件實(shí)現(xiàn)了協(xié)同保護(hù)，而且在無需任何除正常PCB走線外的特別散熱裝置狀況下，能夠承受很高的功率故障。利用PolyZen可以保護(hù)敏感的電子設(shè)備，避免由感應(yīng)電壓尖峰、電壓瞬變、使用不正確電源和反偏壓造成的損壞。PolyZen器件的封裝尺寸只有4毫米，卻能處理100W量級(jí)的功率(取決于器件)，能夠承受大電流浪涌和故障電流，特別適合便攜式電子產(chǎn)品和其他小功率直流設(shè)備使用。

F2：帶PESD器件的典型HDMI電路示意圖(基于HDMI規(guī)范1.2)利用PESD器件保護(hù)機(jī)頂盒和便攜式設(shè)備的高速端口

在USB2.0、IEEE1394、DVI和HDMI等高速數(shù)據(jù)率下，傳統(tǒng)保護(hù)器件中的寄生阻抗會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生畸變，使信號(hào)的質(zhì)量下降。在這種狀況下，低電容ESD保護(hù)對保證數(shù)據(jù)完整性而言十分重要。

圖2是一個(gè)典型的HDMI電路保護(hù)設(shè)計(jì)，其中使用了瑞侃電路保護(hù)部門的PESD器件。這些保護(hù)器件將ESD旁路，不讓它進(jìn)入簡單因靜電放電而損壞的電路，而且與傳統(tǒng)的多層變阻器(MLV)或瞬變電壓抑制二極管(TVS管)相比，它的電容微小。在傳輸線脈沖(TLP)測試和IEC61000-4-2測試中，它們的性能優(yōu)于其他同類元件，特別是在經(jīng)受屢屢靜電放電(高達(dá)1,000次)狀況下。PESD的觸發(fā)電