电子工程师有必要记住的电路保护类型及选型要点

tick_tock

电路保护的作用

电路保护器件就是为电路和电子元器件提供防护的被动元件。电路保护主要是保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏。作为电子工程师必不可少的就是跟电子元器件打交道，其中也少不了为客户提供防护方案设计、整改以及电路保护器件选型建议。但是在为客户提供方案及选型建议前，工程师自己首先要清楚客户的产品需要哪种防护，防护的重点是以过流为主?过压为主还是在防雷限压的基础上要兼顾静电放电?以下是硕凯电子FAE工程师整理的几种常见的电路保护类型及过压过流防护器件选型要点。

( v8 t. m  K3 d( }; E电路保护的几种常见类型


3 t$ S; B+ I& D9 d6 |; s, j1、过流保护(over current)
/ Y: S7 d+ L- M' }/ ~5 ^
$ }! |5 F: X/ ~4 C, H是当电流过大时自动断电，防止电路与案件因超过额定电流而造成的损坏。
9 R  L( o6 U  ~1 z
2 _6 X4 I4 G' ~5 f2、过压保护(Over-Voltage)

主要是防止过电压或静电放电(Discharge Suppression)对电子元器件的损坏，被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口(USB,IEEE1394,HDMI,SATA)等各种电子系统产品，尤其是电子通讯设备,对于如何避免因为电压异常(Over-Voltage or EOS(Electrical Over-Stress))或静电放电(ESD)而对电子备造成伤害损失尤为重要。
　　
, ]9 I9 C; E, w1 @( v3、过温保护(OT)
7 A  q' e/ H! t0 `
; Y# L* @0 k+ U; l5 q, N7 r温度保护组件从商品化到现在，已经走过了一个甲子，目前过温保护组件广泛运用于对温度有特殊要求的场合，此类保护组件按照作动原理可分为化学药品作动型、低温合金作动型，其中化学药品作动型产品的主要特点是可以做低温型产品(目前有做到48℃)，但结构较为复杂，成本较高;低温合金型作动主要是一根直径较大的低温熔丝起导通作用，必须保证在通过额定电流产生的热量不会使熔丝熔化，此低温熔丝一般是通过调节锡(Sn)、铜(Cu)、银(Ag)、铋(Bi)、铟(In)等成份的比例来调节其熔点。
) Z" {' V& N+ n
4、过温过流保护(TFR)

7 Y6 u2 S, @/ F近年来，随着应用的提升, 单纯的温度保护功能, 已不能满足日新月异电器、电机、马达及3C产品安全保护的需求,因此再研发出能因应因温度、电流及电压异常情况下同时监控并及时保护的组件, 而此样组件的兴起主要以锂离子电池及锂高分子电池为最大应用。

$ y8 o0 M: {! w/ `5、过流过压(OCOV)
8 g3 M/ g7 v3 U0 W6 }; V. T1 w% A
随着现代电子产品的复杂化，对于保护组件运用的要求也日益提高，如保护的全面性、有限的预留空间等，随着这些要求的提出，保护组件界掀起了一场组合封装的热 潮，如上面提到过流过温保护也算组合封装的一种，但过流过压保护组合封装产品目前大多数还处在研发阶段，还没有成熟的商业化产品面市。

过压保护器件选型

, a! ?6 F2 F. X* q4 p* T& C- u
0 D; Z% L4 e2 F; i0 x- @) {- p1、关断电压Vrwm的选择
3 C9 u6 ?3 S' F) E) A2 L
一般关断电压至少要比线路最高工作电压高10%;
; w& O6 w! ?, H. g! d
2、箝位电压VC的选择
7 q$ G& A, k7 Z
VC是指在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它必须小于被保护电路的能承受的最大瞬态电压;
: z5 g" r" O1 q( y3 b　　
3、浪涌功率Pppm的选择

% F+ ^4 |! m, h) _; X$ [! ~+ G& X( i不同功率，保护的时间不同，如600w(10/1000μs);300W(8/20μs);
4 T" r# Z9 M/ f" [
# r2 U3 F* G& M6 v+ v# y, J$ L4、极间电容的选择
7 O9 ^( c+ ]  k8 F; C, p
" F3 H! T1 k; D; L' w被保护元器件的工作频率越高，要求TVS的电容要越小。

过流保护器件的选型
9 z. w; d7 S  l) q- c# k3 C0 w/ \
过流保护器件主要有一次性熔断器、自恢复熔断器、熔断电阻和断路器等，其中，最重要的是自恢复保险丝，以下是过流保护器件PTC自恢复保险丝选型要点：
% Q. A9 F7 {! Z
$ L7 @3 K, B- T: q* V/ v! I) O1、保持电流要略大于用户的正常工作电流。
2、Vmax要大于或等于用户的最大工作电压。
3、Imax要大于最大故障短路电流。
, t& ]+ w2 p+ N  H

STGing

防雷器、压敏电阻、避雷器，都能起到过压保护。通常会使用防雷器对交流、直流进行过压保护。

jack_are

一般都有内部OTP过温保护电路，
OTP电路的设计就是利用温感器件，如热敏电阻等，PN结的温度特性也是经常用来进行温度检测的方式。
* R4 s! E7 \# s. T1 h4 D还可以在IC内部设计，使用PN结进行温漂的补偿。