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2Proqijianjichengleguoliuheguoyabaohujishu,keyiyongyubaohudianhuatongxunshebei,fangzhisunhuai。gaiqijianzhanweimianjixiao,yongyoukefuweihexietongbaohudegongneng,keyongyuduozhongdianhuaheVoIP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)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)起(qi),構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian),在(zai)出(chu)現(xian)過(guo)流(liu)現(xian)象(xiang)時(shi)抑(yi)製(zhi)電(dian)流(liu),在(zai)發(fa)生(sheng)過(guo)壓(ya)現(xian)象(xiang)時(shi)對(dui)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)箝(qian)位(wei)。這(zhe)種(zhong)單(dan)器(qi)件(jian)做(zuo)法(fa),有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)少(shao)元(yuan)件(jian)數(shu)量(liang)、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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