用於連接領域的電路保護設計
發布時間:2008-10-25 來源:泰科電子通信係統部
中心議題:
- 利用2Pro器件保護電話和VoIP設備
- 利用PolyZen器件防止由充電端口引起的係統故障
- 利用PESD器件保護機頂盒和便攜式設備的高速端口
解決方案:
- 新的2Pro器件集成過流和過壓保護技術,用於保護電話通訊設備,防止損壞
- 采用PolyZen器件,保護直流電源端口
- 采用低電容ESD保護,保證數據完整性
電子行業對更小型、更可靠電路保護器件的不懈追求,持續推動著產品的小型化發展趨勢。電路保護器件製造商必須為OEM客戶提供越來越小的保護器件,但是很明顯,它們所要達到的目標不僅僅是縮小尺寸。真正的挑戰在於:縮(suo)小(xiao)元(yuan)器(qi)件(jian)尺(chi)寸(cun)不(bu)能(neng)以(yi)犧(xi)牲(sheng)電(dian)氣(qi)特(te)性(xing)為(wei)代(dai)價(jia)。先(xian)進(jin)的(de)材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)和(he)技(ji)術(shu)一(yi)直(zhi)是(shi)開(kai)發(fa)新(xin)器(qi)件(jian)的(de)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai),新(xin)器(qi)件(jian)不(bu)僅(jin)要(yao)達(da)到(dao)現(xian)有(you)的(de)性(xing)能(neng)水(shui)平(ping),而(er)且(qie)要(yao)使(shi)用(yong)更(geng)小(xiao)型(xing)、更可靠、更方便的封裝。
在(zai)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian),另(ling)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)需(xu)要(yao)協(xie)同(tong)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)。由(you)於(yu)人(ren)們(men)常(chang)常(chang)把(ba)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)和(he)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)看(kan)成(cheng)是(shi)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)兩(liang)個(ge)互(hu)不(bu)相(xiang)關(guan)的(de)部(bu)分(fen),因(yin)此(ci)最(zui)終(zhong)的(de)保(bao)護(hu)策(ce)略(lve)常(chang)常(chang)會(hui)選(xuan)用(yong)成(cheng)本(ben)偏(pian)高(gao)的(de)多(duo)構(gou)件(jian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),而(er)且(qie)會(hui)忽(hu)視(shi)不(bu)同(tong)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)。協(xie)調(tiao)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian),或(huo)者(zhe)把(ba)過(guo)流(liu)和(he)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)整(zheng)合(he)在(zai)單(dan)一(yi)器(qi)件(jian)上(shang),能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)元(yuan)件(jian)數(shu)量(liang),如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)得(de)當(dang),還(hai)可(ke)以(yi)從(cong)更(geng)多(duo)方(fang)麵(mian)改(gai)善(shan)性(xing)能(neng),並(bing)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)。
下(xia)麵(mian)舉(ju)三(san)個(ge)例(li)子(zi),說(shuo)明(ming)泰(tai)科(ke)電(dian)子(zi)在(zai)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)材(cai)料(liao)和(he)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)的(de)創(chuang)新(xin)如(ru)何(he)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)節(jie)省(sheng)寶(bao)貴(gui)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian),並(bing)滿(man)足(zu)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)安(an)全(quan)和(he)性(xing)能(neng)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)。
利用2Pro器件保護電話和VoIP設備
新的2Pro器qi件jian集ji成cheng了le過guo流liu和he過guo壓ya保bao護hu技ji術shu,可ke以yi用yong於yu保bao護hu電dian話hua通tong訊xun設she備bei,防fang止zhi損sun壞huai。該gai器qi件jian占zhan位wei麵mian積ji小xiao,擁yong有you可ke複fu位wei和he協xie同tong保bao護hu的de功gong能neng,可ke用yong於yu多duo種zhong電dian話hua和heVoIP設備,如無繩電話、VoIP網關、數據調製解調器、機頂盒、安全係統、主配線架(MDF)模塊、模擬線路卡和綜合服務數字網(ISDN)線路卡。
2Pro器件符合RoHS標準,它把PolySwitch PPTC過流保護技術和金屬氧化物壓敏變阻器(MOV)jichengzaiyiqi,gouchengyigeguorebaohuqijian,zaichuxianguoliuxianxiangshiyizhidianliu,zaifashengguoyaxianxiangshiduidianyajinxingqianwei。zhezhongdanqijianzuofa,youzhuyujianshaoyuanjianshuliang、提高設備的可靠性。圖1說明了在不接地和接地兩種電路保護方案中如何使用2Pro器件。
2Pro器件能夠幫助設備製造商達到UL 60950標準的要求,而且在經受特定的雷擊測試後設備仍然能夠正常工作。它還可以幫助設備滿足TIA-968-A、IEC 60950和 ITU-T K.20/K.21標準下的浪湧測試要求。這款UL 497A列出的保護器件還有助於提供ESD保護功能、增強網絡可靠性,並且降低維修成本,提高用戶對客戶端設備的滿意程度。

F1: 在不接地和接地兩種電路保護方案中如何使用2Pro器件
圖1a. 2Pro器件用於不接地係統。 圖1b. 2Pro器件用於接地係統。
利用PolyZen器件防止由充電端口引起的係統故障
便攜式和台式電子設備的小型化趨勢在持續發展,在正常運行和/huochongdianshi,tamenbixushiyongwaijiedianyuan。raner,youyuwaijiedianyuanhetongyongdianyuansuichukejian,zhejiuposhishejigongchengshijiaruewaidebaohucuoshi,fangzhishiyongfeizhengchangchongdianxitongsuodailaidebukeyuzhidepohuai,shishishangzhezhengshiyinqishebeifanhuibaoxiudezhuyaoyuanyin。ciwai,jiejuefanganbenshenbixushiyingbuduanbianxiaodebianxieshidianzifengzhuangyezengjialewentidefuzadu。
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品和係統,提供直流電源端口保護。PolyZen器件是聚合物保護的精密齊納二極管微型集成模塊,它包含一個電阻很小的精密齊納二極管,與一個PPTC“熱開關”進行熱耦合。
在工作時,長期的過電壓或反偏壓情況將導致PPTC元件在二極管溫度開始上升的時候有所“動作(trip)”。這樣的動作使得PPTC“熱開關”從(cong)低(di)電(dian)阻(zu)狀(zhuang)態(tai)變(bian)為(wei)高(gao)電(dian)阻(zu)狀(zhuang)態(tai),從(cong)而(er)通(tong)過(guo)產(chan)生(sheng)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)來(lai)保(bao)護(hu)下(xia)遊(you)電(dian)路(lu)。同(tong)時(shi),通(tong)過(guo)限(xian)製(zhi)電(dian)流(liu),它(ta)可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)由(you)於(yu)熱(re)失(shi)控(kong)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)損(sun)壞(huai)。
簡而言之,PolyZen器件利用像齊納二極管這樣起保護作用的元件實現了協同保護,而且在無需任何除正常PCB走線外的特殊散熱裝置情況下,能夠承受很高的功率故障。利用PolyZen可以保護敏感的電子設備,避免由感應電壓尖峰、電壓瞬變、使用不正確電源和反偏壓造成的損壞。PolyZen器件的封裝尺寸隻有4毫米,卻能處理100W量級的功率(取決於器件),能夠承受大電流浪湧和故障電流,特別適合便攜式電子產品和其他小功率直流設備使用。

F2:帶PESD器件的典型HDMI電路示意圖(基於HDMI規範1.2)
利用PESD器件保護機頂盒和便攜式設備的高速端口
在USB 2.0、IEEE1394、DVI和HDMI等高速數據率下,傳統保護器件中的寄生阻抗會使信號產生畸變,使信號的質量下降。在這種情況下,低電容ESD保護對保證數據完整性而言非常重要。
圖2是一個典型的HDMI電路保護設計,其中使用了瑞侃電路保護部門的PESD器件。這些保護器件將ESD旁路,不讓它進入容易因靜電放電而損壞的電路,而且與傳統的多層變阻器(MLV)或瞬變電壓抑製二極管(TVS管)相比,它的電容極小。
在傳輸線脈衝(TLP)測試和IEC61000-4-2測試中,它們的性能優於其他同類元件,尤其是在經受多次靜電放電(高達1,000次)情況下。PESD的觸發電壓和箝位電壓都很低,這也有助於保護敏感的電子元件。
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