我們以1998年9月2日從紐約肯尼迪國際機場起飛的瑞士航空111航班為例來看下電路保護的重要性。執飛此航班的是機齡已有7年的麥克唐納·道格拉斯MD-11客機，在執飛此次航班前不久升級了飛行娛樂（IFE）係統。起飛52fenzhonghou，jiashicangturanmaochunongyan，jizurenyuansuijizuochufanyingxuanbujinrujinjizhuangtai
，bingshitubeijiangdaohalifakesijichang，danyouyujiashicangtianhuabanzhehuoshaohuiledianqikongzhidianlandaozhifeijishikong，zaijulixinsikesheshenghaian8公裏的海域墜毀
，215名乘客和14名機組人員全部遇難。

 

事故調查發現
，這套新IFE某mou個ge部bu分fen使shi用yong的de材cai料liao是shi引yin發fa此ci次ci墜zhui機ji的de主zhu要yao原yuan因yin，這zhe些xie本ben應ying防fang火huo的de材cai料liao卻que燃ran燒shao了le起qi來lai
，並bing蔓man延yan至zhi關guan鍵jian控kong製zhi線xian路lu。雖sui然ran無wu法fa完wan全quan斷duan定ding，但dan據ju推tui斷duanIFE電(dian)線(xian)間(jian)的(de)電(dian)弧(hu)是(shi)引(yin)起(qi)這(zhe)場(chang)大(da)火(huo)的(de)罪(zui)魁(kui)禍(huo)首(shou)。盡(jin)管(guan)這(zhe)些(xie)電(dian)線(xian)都(dou)裝(zhuang)有(you)斷(duan)路(lu)器(qi)，但(dan)斷(duan)路(lu)器(qi)不(bu)會(hui)因(yin)為(wei)出(chu)現(xian)電(dian)弧(hu)而(er)跳(tiao)閘(zha)。這(zhe)就(jiu)是(shi)一(yi)起(qi)因(yin)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)不(bu)足(zu)導(dao)致(zhi)229人死亡的真實案例。現在

，這類電路都配備了電弧故障檢測保護裝置，以便在感應到電弧時跳閘（不包括按下開關等正常操作所產生的電弧）。

 

USB-PD帶來更多危險

 

雖然瑞士航空MD-11是由電氣故障而不是電子故障導致的，但現在越來越多的電路中都存在足以產生電弧（以及可能危及生命的火災）的電壓和電流，比如升級版的USB電源供電（USB-PD），它可以支持最高20V和5A（最大功率為100W）的高電壓和電流。相較於USB Type-C的5V電壓和3A電流（15W），USB-PD的升級是一大進步，但也大大增加了發生危險的可能性。

 

除了與高電壓和電流相關的風險外
，USB-PD在與USB Type-C連接器和電纜一起使用時，也會發生其他問題。這是因為USB Type-C連接器的引腳間距隻有0.5mm，是Type-A和Type-Blianjieqidewufenzhiyi
，yincizengjialecharuhuoyichuqijianlianjieqiqingweiniuqudaozhiduanludefengxian。zailianjieqineibuduijidezazhiyekenengchanshengleisidexiaoguo。ciwai，USB Type-C的普及也帶動了電纜的大幅發展，雖然有許多電纜還無法承載100W的功率，但卻沒有標識出來。然而這些標識並不能確保安全；如果消費者要使用未經指定的電纜，也可以像合格的電纜一樣輕鬆地插入USB-PD插座中。

 

在較高電壓和電流下使用USB-PD時
，電弧並不是唯一的危險。由於主母線電源引腳與連接器的其他引腳非常近，短路會讓下遊電子器件輕鬆暴露於20V短路電壓等可以引起故障的電湧中。例如，一米長的USB電纜的電感可以產生“振蕩”
，導致峰值電壓遠高於20V短路電壓（有時甚至是兩倍）。duiyumouxieyingyonglaishuo，shoudaoguoyayingxiangdexiayoushebeiguzhangkenenghuidailaianquanwenti，yinweinaxietongchangyongyukongzhidianlanzuidagongzuodianliuhedianyadeshebeizuirongyishoudaosunhuai。

 

全麵的電路保護

 

當USB-PD以最高額定電流和電壓運行時

，可能會產生電弧或損壞元器件，因此，也不能說保護電路完全沒有用。在經常使用USB-PD最高功率模式的應用中，例如在為便攜式計算機電池充電時

，必須提供全麵的電路保護。

 

安裝在USB Type-C插座引腳和接地之間的瞬態電壓抑製（TVS）二極管是相對簡單廉價的電路保護。在瞬態短路的情況下
，TVS二極管將峰值電壓“鉗位”到連接部件可以承受的級別。雖然TVS二極管能夠提供很好的瞬態保護，但在用於持續過電壓事件時效果卻不是很理想。為了解決這些問題，需要一個與N溝道MOSFET配對的類似於過電壓保護的附加電路。在持續的過電壓事件期間，保護裝置會觸發nMOSFET以斷開負載與輸入的連接，從而避免連接的下遊裝置發生過載。但是TVS二極管、保護裝置和nMOSFET仍然不能抵禦所有的過電壓情況；偶爾會發生繞過USB電纜的短路事件。在這種情況下

，插座電感非常低
，使得電壓上升的速度快於保護裝置和nMOSFET的反應速度，因此可以使用更多的鉗位裝置，延長電壓上升時間，讓保護裝置有足夠的時間切斷。

 

綜合保護無形中增加了USB-PD應用的成本和複雜性
，但可以通過選擇合適的組件避免出現這種情況。製造商現開始提供集成式設備，將TVS二極管、保護和鉗位設備集成到單個封裝中（nMOSFET通常保持為分立芯片）
，能夠在簡化USB-PD保護設計的同時，節省資金和空間。

 

結論

 

dianlubaohuyongyuanbuhuishidianzichanpinkaifademoduan。danjiejuefangankaifagongchengshixuyaojubeiyidingdezhishi
，cainengcaiqushidangdebaohucuoshifangzhicailiaosunhuai，bingbimianrenyuanshoudaoshanghaishenzhisiwang。

 

作者簡介

 

Steven Keeping獲得了英國布萊頓大學（榮譽）工學學士學位

，之前他在Eurotherm和BOC公司工作長達七年
，之後他加入“電子產品雜誌”任職，開始了長達13年的高級編輯和出版工作

，涉及到電子生產


、測試以及設計等，為英國和澳大利亞的Trinity Mirror
、CMP和RBI等公司發表過文章
，發表過的文章有“電子學新發現”、“澳大利亞電子工程學發展”等。在2006年Steven Keeping成為了一名電子方麵的自由記者
，目前他定居在澳大利亞悉尼。

 

出處：貿澤電子公眾號

 

微信號：mouserelectronics

 

 

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