Welke methoden gebruiken PCBA-ingenieurs vaak om circuits te beschermen?

Beveiligingsapparatenworden gebruikt om circuits en apparatuur te beschermen tegen stroomstoringen of andere schade. Hier zijn verschillende veel voorkomende soorten beveiligingsapparaten en hun beschrijvingen:

1. Diode

Een diode is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om de richting van de stroom te regelen. In schakelingen worden vaak diodes gebruikt om te voorkomen dat tegenstroom binnenstroomt of om andere apparaten tegen overspanning te beschermen.

Een spanningsregelaardiode, ook wel spanningsregelaar of zenerdiode genoemd, is een speciaal ontworpen diode die wordt gebruikt om een ​​stabiele uitgangsspanning te leveren.

Het kenmerk van een spanningsregelaardiode is de omgekeerde doorslagspanning (Zener-spanning). Wanneer de sperspanning zijn specifieke doorslagspanning overschrijdt, komt de spanningsregelaardiode in een omgekeerde doorslagtoestand en geleidt stroom. Vergeleken met gewone diodes zijn spanningsregelaardiodes zorgvuldig ontworpen om een ​​stabiele spanning in het omgekeerde doorslaggebied te behouden.

Het werkingsprincipe van een spanningsregelaardiode is gebaseerd op het spanningsdoorslageffect. Wanneer de spanning lager is dan de omgekeerde doorslagspanning, handhaaft de diode een stabiele spanning over de twee uiteinden, waardoor er tegenstroom doorheen kan stromen. Dankzij deze eigenschap kan de spanningsregelaardiode een stabiele referentiespanning in een circuit leveren of de ingangsspanning op een specifieke waarde stabiliseren.

Zenerdiodes worden vaak gebruikt in de volgende toepassingen:

1. Spanningsregeling: Zenerdiodes kunnen worden gebruikt als spanningsregelaars in circuits om de ingangsspanning bij een specifieke uitgangsspanning te stabiliseren. Dit is erg belangrijk voor elektronische apparaten en circuits die een stabiele spanning vereisen.

2. Referentiespanning: Zenerdiodes kunnen worden gebruikt als referentiespanningsbron in circuits. Door de juiste zenerdiode te selecteren, kan een vaste referentiespanning worden geleverd voor kalibratie en vergelijking van andere signalen.

3. Spanningsregeling: Zenerdiodes kunnen ook worden gebruikt voor spanningsregelingsfuncties in circuits. Door de stroom van de zenerdiode te regelen, kan de spanningswaarde in het circuit worden aangepast om de gewenste spanningsregelfunctie te bereiken.

De selectie van zenerdiodes is afhankelijk van de vereiste stabiele spanning en bedrijfsstroom. Ze hebben verschillende doorslagspanningen en vermogenskarakteristieken, dus moeten ze worden geëvalueerd op basis van specifieke toepassingen en vereisten bij het selecteren van Zenerdiodes.

Zenerdiodes zijn speciaal ontworpen diodes die stabiele uitgangsspanningen kunnen leveren. Ze worden veel gebruikt in elektronische circuits voor functies zoals spanningsregeling, referentiespanning en spanningsregeling.

2. Metaaloxidevaristor (MOV)

MOV is een apparaat dat wordt gebruikt voor overspanningsbeveiliging. Het is samengesteld uit metaaloxidedeeltjes die gelijkmatig zijn verdeeld in een keramische matrix, die geleidend kan worden wanneer de spanning de nominale waarde overschrijdt, waardoor de energie van de overspanning wordt geabsorbeerd en andere apparaten in het circuit worden beschermd.

Het kenmerk van MOV zijn de niet-lineaire weerstandskarakteristieken. Binnen het normale bedrijfsspanningsbereik vertoont MOV een hoge weerstandstoestand en heeft vrijwel geen effect op het circuit. Wanneer de spanning echter plotseling stijgt en de nominale spanning overschrijdt, verandert MOV snel naar een toestand met lage weerstand om de energie van de overspanning te absorberen en naar de aarde of andere paden met lage impedantie te leiden.

Het werkingsprincipe van MOV is gebaseerd op het varistoreffect. Wanneer de spanning de nominale spanning overschrijdt, wordt de elektrische veldsterkte tussen de oxidedeeltjes groter, waardoor de weerstand tussen de deeltjes afneemt. Hierdoor kan MOV een zeer hoge stroomcapaciteit leveren en andere circuits en apparatuur effectief beschermen tegen overspanningsschade.

Metaaloxidevaristoren worden vaak gebruikt in de volgende toepassingen:

1. Overspanningsbeveiliging: MOV wordt voornamelijk gebruikt voor overspanningsbeveiliging om te voorkomen dat de spanning de nominale waarde overschrijdt die het apparaat of circuit kan weerstaan. Wanneer zich een overspanningstoestand voordoet, reageert MOV snel en wordt ingeschakeld, waarbij de overspanning naar de aarde of andere paden met lage impedantie wordt geleid om andere gevoelige componenten te beschermen.

2. Overspanningsbeveiliging: MOV's worden vaak gebruikt in hoogspanningslijnen en communicatielijnen om apparatuur te beschermen tegen stroompieken (spanningsmutaties). Ze zijn in staat transiënte spanningspieken te absorberen en te onderdrukken, waardoor mogelijke schade aan apparatuur wordt voorkomen.

3. Overspanningsbeveiliging: MOV's worden ook veel gebruikt in overspanningsbeveiligingen om schade aan elektronische apparatuur en circuits te voorkomen die wordt veroorzaakt door blikseminslag, stroompieken en andere elektromagnetische interferentie. Ze zijn in staat piekenergie te absorberen en te verspreiden, waardoor apparatuur wordt beschermd tegen voorbijgaande overspanningen.

Het selecteren van de juiste MOV hangt af van de vereiste nominale spanning, maximale stroomcapaciteit en responstijd. De nominale spanning van de MOV moet iets hoger zijn dan de maximale bedrijfsspanning van het te beveiligen circuit, terwijl de maximale stroomcapaciteit moet voldoen aan de eisen van het systeem. De responstijd moet snel genoeg zijn om een ​​snelle reactie op overspanning te garanderen.

Metaaloxidevaristoren zijn componenten die worden gebruikt voor overspanningsbeveiliging en die overspanningsenergie absorberen en andere circuits en apparatuur beschermen tegen schade. Ze spelen een belangrijke rol op het gebied van bijvoorbeeld overspanningsbeveiliging, overspanningsbeveiliging en overspanningsbeveiliging.

3. Transiënte spanningsonderdrukker (TVS)

Transient Voltage Suppressor (TVS) is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om tijdelijke overspanning te onderdrukken. Het kan snel reageren en de energie van overspanning absorberen, en kan effectieve bescherming bieden wanneer de spanning plotseling verandert of er sprake is van tijdelijke spanning, waardoor wordt voorkomen dat de spanning de ingestelde drempel overschrijdt.

Het werkingsprincipe van TVS-apparaten is gebaseerd op het doorslagspanningseffect. Wanneer er een voorbijgaande overspanning optreedt in het circuit, zal het TVS-apparaat snel overschakelen naar een toestand met lage impedantie, waardoor de energie van de overspanning naar de aarde of andere paden met lage impedantie wordt geleid. Door de energie van de overspanning te absorberen en te verspreiden, kan het TVS-apparaat de spanningsstijging beperken en andere gevoelige componenten beschermen.

TVS-apparaten zijn meestal samengesteld uit gasontladingsbuizen (Gas Discharge Tube, GDT) of siliciumcarbidediodes (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Gasontladingsbuizen vormen een ontladingspad op basis van gas wanneer de spanning te hoog is, terwijl siliciumcarbidediodes de speciale eigenschappen van siliciumcarbidematerialen gebruiken om onder de doorslagspanning een geleidend pad te vormen.

Transiënte spanningsonderdrukkers worden vaak gebruikt in de volgende toepassingen:

1. Overspanningsbeveiliging: TVS-apparaten worden voornamelijk gebruikt voor overspanningsbeveiliging om overspanning te voorkomen die wordt veroorzaakt door blikseminslag, stroompieken, stroomstoringen en andere elektromagnetische interferentie. Ze kunnen tijdelijke spanningspieken absorberen en onderdrukken om circuits en apparatuur tegen schade te beschermen.

2. Beveiliging van communicatielijnen: TVS-apparaten worden veel gebruikt in communicatielijnen om apparatuur te beschermen tegen stroomstoringen en elektromagnetische interferentie. Ze kunnen snel reageren en tijdelijke overspanningen absorberen om de stabiele werking van communicatieapparatuur te beschermen.

3. Bescherming van de stroomlijn: TVS-apparaten worden ook gebruikt voor bescherming van de stroomlijn om te voorkomen dat stroomzoekers en andere overspanningsgebeurtenissen de stroomvoorzieningsapparatuur beschadigen. Ze kunnen overspanningsenergie absorberen en verspreiden om de normale werking van voedingsapparatuur te beschermen.

Het selecteren van het juiste TVS-apparaat hangt af van de vereiste nominale spanning, maximale stroomcapaciteit en responstijd. De nominale spanning van het TVS-apparaat moet iets hoger zijn dan de maximale bedrijfsspanning van het te beschermen circuit, en de maximale stroomcapaciteit moet voldoen aan de vereisten van het systeem. De responstijd moet snel genoeg zijn om tijdige onderdrukking van voorbijgaande overspanningen te garanderen.

Transiënte spanningsonderdrukkers spelen een belangrijke rol op het gebied van overspanningsbeveiliging, communicatielijnbeveiliging en stroomlijnbeveiliging.

4. Zekering

Een zekering is een veelgebruikt elektronisch onderdeel dat wordt gebruikt om circuits en apparaten te beschermen tegen schade veroorzaakt door overstroom. Het is een passief beveiligingsapparaat dat voorkomt dat er overmatige stroom vloeit door het circuit los te koppelen.

Een zekering is meestal gemaakt van een dunne draad of draad met een lage uitschakelstroom. Wanneer de stroom in het circuit de nominale stroom van de zekering overschrijdt, zal de gloeidraad in de zekering opwarmen en smelten, waardoor de stroomstroom wordt onderbroken.

De belangrijkste kenmerken en werkingsprincipes van zekeringen zijn als volgt:

1. Nominale stroom: De nominale stroom van een zekering verwijst naar de maximale stroomwaarde die deze veilig kan weerstaan. Wanneer de stroom de nominale stroom overschrijdt, smelt de zekering om te voorkomen dat de stroom vloeit.

2. Doorblaastijd: De doorblaastijd van een zekering verwijst naar de tijd vanaf het moment dat de stroom de nominale stroom overschrijdt tot het moment waarop deze doorbrandt. De doorblaastijd is afhankelijk van het ontwerp en de kenmerken van de zekering, meestal tussen enkele milliseconden en enkele seconden.

3. Breekcapaciteit: Breekcapaciteit verwijst naar de maximale stroom of energie die een zekering veilig kan doorbreken. Het uitschakelvermogen van de zekering moet overeenkomen met de belasting en de kortsluitstroom van het circuit om ervoor te zorgen dat de stroom effectief kan worden afgesneden onder foutomstandigheden.

4. Type: Er zijn veel soorten zekeringen, waaronder snelwerkende zekeringen, tijdvertraging, hoogspanning, enz. Verschillende soorten zekeringen zijn geschikt voor verschillende toepassingsscenario's en vereisten.

De belangrijkste functie van een zekering is het bieden van overbelastingsbeveiliging in een circuit. Wanneer de stroom in een circuit abnormaal toeneemt, wat een circuitstoring of schade aan de apparatuur kan veroorzaken, zal de zekering snel doorbranden en de stroomtoevoer onderbreken, waardoor het circuit en de apparatuur tegen schade worden beschermd.

Bij het selecteren van een geschikte zekering moet rekening worden gehouden met factoren zoals de nominale stroom van het circuit, de kortsluitstroom, de nominale spanning en de omgevingsomstandigheden. Het correct selecteren van een zekering kan de veiligheid en betrouwbaarheid van het circuit garanderen en een effectieve bescherming tegen overbelasting bieden.

5. Thermistor met negatieve temperatuurcoëfficiënt (NTC-thermistor)

Thermistor met negatieve temperatuurcoëfficiënt is een elektronische component waarvan de weerstandswaarde afneemt naarmate de temperatuur stijgt.

NTC-thermistors zijn meestal gemaakt van metaaloxiden of halfgeleidermaterialen. In de roosterstructuur van het materiaal zijn bepaalde onzuiverheden gedoteerd, die de beweging van elektronen in het rooster verstoren. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de energie van de elektronen in het temperatuurgevoelige materiaal toe en verzwakt de interactie tussen de elektronen en de onzuiverheden, wat resulteert in een toename van de migratiesnelheid en geleidbaarheid van de elektronen en een afname van de weerstandswaarde.

De kenmerken en toepassingen van NTC-thermistors omvatten:

1. Temperatuursensor: Omdat de weerstandswaarde van NTC-thermistors omgekeerd evenredig is met de temperatuur, worden ze veel gebruikt als temperatuursensoren. Door de weerstandswaarde te meten kan de verandering in de omgevingstemperatuur worden bepaald.

2. Temperatuurcompensatie: NTC-thermistors kunnen worden gebruikt in temperatuurcompensatiecircuits. Vanwege het kenmerk dat de weerstandswaarde verandert met de temperatuur, kan deze in serie of parallel worden aangesloten met andere componenten (zoals thermistors en weerstanden) om een ​​stabiele werking van het circuit bij verschillende temperaturen te bereiken.

3. Temperatuurregeling: NTC-thermistors kunnen een belangrijke rol spelen in temperatuurregelcircuits. Door de verandering in de weerstandswaarde te monitoren, kan de werking van het verwarmingselement of koelelement worden geregeld om een ​​stabiele toestand binnen een specifiek temperatuurbereik te behouden.

4. Bescherming van de voeding: NTC-thermistors kunnen ook worden gebruikt voor bescherming van de voeding. In voedingscircuits kunnen ze worden gebruikt als overstroombeschermers. Wanneer de stroom een ​​bepaalde drempel overschrijdt, kunnen ze, als gevolg van de daling van de weerstandswaarde, de stroomstroom beperken en de voeding en andere circuits beschermen tegen schade veroorzaakt door overmatige stroom.

Samenvattend zijn NTC-thermistors thermisch gevoelige componenten met een negatieve temperatuurcoëfficiënt, waarvan de weerstandswaarde afneemt naarmate de temperatuur stijgt. Ze worden veel gebruikt bij temperatuurmeting, temperatuurcompensatie, temperatuurregeling en bescherming van de voeding.

6. Polymere positieve temperatuurcoëfficiënt (PPTC)

Elektronische PPTC-zekeringen zijn ook een overstroombeveiligingsapparaat. Ze hebben een lage weerstand, maar wanneer de stroom de nominale waarde overschrijdt, treedt er een thermisch effect op, waardoor de weerstand toeneemt en de stroomstroom wordt beperkt. Ze worden meestal gebruikt als resetbare zekeringen of overstroombeveiligingsapparaten. PPTC-componenten zijn gemaakt van speciale polymeermaterialen en hebben een weerstandskarakteristiek van een positieve temperatuurcoëfficiënt.

De weerstand van PPTC-componenten is meestal laag bij kamertemperatuur, waardoor er stroom in de component kan stromen zonder een significante spanningsval. Wanneer zich echter een overstroomsituatie voordoet, wordt de PPTC-component warm als gevolg van de verhoogde stroom die er doorheen gaat. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de weerstand van het polymeermateriaal aanzienlijk toe.

Het belangrijkste kenmerk van de PPTC-component is het vermogen om de stroomstroom onder foutomstandigheden te beperken. Wanneer de stroom de nominale drempel overschrijdt, warmt de PPTC-component op en neemt de weerstand ervan snel toe. Deze hoge weerstandsstatus fungeert als een resetbare zekering, waardoor de stroom effectief wordt beperkt om het circuit en de aangesloten componenten te beschermen.

Zodra de foutconditie is opgeheven en de stroom onder een bepaalde drempel daalt, koelt de PPTC-component af en keert de weerstand terug naar een lagere waarde. Door deze resetbare eigenschap verschillen PPTC-componenten van traditionele zekeringen en hoeven ze na uitschakeling niet te worden vervangen.

PPTC-componenten worden gebruikt in een verscheidenheid aan elektronische circuits en systemen die overstroombeveiliging vereisen. Ze worden vaak gebruikt in voedingen, batterijpakketten, motoren, communicatieapparatuur en auto-elektronica. PPTC-componenten hebben voordelen zoals kleine afmetingen, resetbare werking en snelle reactie op overstroomgebeurtenissen.

Bij het selecteren van een PPTC-component moet rekening worden gehouden met belangrijke parameters, waaronder nominale spanning, stroom en houdstroom. De nominale spanning moet hoger zijn dan de bedrijfsspanning van het circuit, terwijl de stroomsterkte overeenkomt met de maximaal verwachte stroom. De houdstroom specificeert het huidige niveau waarop het element uitschakelt en de weerstand verhoogt.

PPTC-elementen bieden betrouwbare, opnieuw instelbare overstroombeveiliging voor elektronische circuits, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid worden verbeterd.