原创 电子产品设计中的过流过压电路保护技术(上）

 电子产品设计中的过流过压电路保护技术(上）

 ESD防静电、防过电流和过电压冲击是工程师设计电子产品时必须考虑的一个问题。本文集中探讨了目前市场上所有的电路保护技术，并展望了未来电路保护器件的发展方向。
  　1、过流保护：保险丝
　  设计人员现在可选择几种技术以提供过流保护，这些技术包括传统的熔丝管（玻璃和陶瓷型）、薄膜保险丝和基于聚合物的正温度系数（PTC）器件。

　　2、表面粘着型保险丝
　  薄膜保险丝属于外形小巧类表面粘着元件，可为下一代电脑和电信／数据通信产品中的昂贵IC提供过流保护。表面粘着型保险丝（SMF）的典型封装尺寸为1206（3.2x1.6mm）和0603（1.6x0.8mm），这些保险丝最大允许电流为：1206型7安培，0603型5安培。这些晶片保险丝可提供与电池组、移动电话、笔记本、LCD监视器、PDA和调制解调器匹配良好的紧凑设计。当前，用薄膜技术设计出的最小保险丝尺寸为0402，允许的电流范围从250mA到2A。

　　3、通用模组型保险丝（UMF）
　  市场上现有的保险丝均遵循UL248或IEC技术规格。因此粘着这类保险丝的产品在北美可获得销售许可。不过，尽管IEC 127-4标准概述了通用模组型保险丝（UMF）的技术规格，但目前市场上尚无得到任何IEC代理机构认证的表面粘着型保险丝。NANO2通用模型保险丝据称是第一种满足IEC 127-4规范的产品，其额定电压为125V，额定电流可为500mA、1A和1.6A。

　  4、ESD抑制器
　　现代电子系统（不论是移动的、机载的，还是陆基的）中的高密度电路，都很容易受到静电或ESD的侵害。因此要求许多新的电子设备必须满足IEC61000-4-2标准。传统的钳位二极管和多层变阻器（MLV）通常用来保护低速高功耗半导体电路。不过，随着半导体制程的进步，市场正向低电压高速IC方向发展，这些具有较大寄生电容的器件可能会导致信号传输失真。目前一种从聚合物正温度系数（PTC）技术发展而来的新器件具有处理常出现在IC之间的较大ESD脉冲所需的性能。
　  静电（ESD）抑制器的聚合物结构使得制造商可生产出各种形状因子和配置的ESD抑制器，以满足各种不同应用的需要。该器件具有小于IPF的电容，可提供良好的限制信号降级和衰减的性能，以保证高速数据（如USB 2.0和下一代电池组线路设计中的数据线）能正常工作。 

5、过压保护

任何电子设备均可能出现瞬态电压。现在已开发出几种提供过电压电路保护的零配件。


　　6、变阻器
　　金属氧化物变阻器（MOV）专为抑制汽车、电信和交流应用中的过电压而设计。MOV是一种电压钳位元件，如电压超过阀值则其阻抗将变得非常小。MOV具有高度非线性电压阻抗（V-I）特性，反应速度快，能承受很高峰值电流，待机状态下漏泄电流又较低。其主要应用是保护那些必须满足“瞬态电压浪涌抑制器”UL1449所列要求的产品免受雷电损害。邻近着**或高空雷都可能在初级和次级电路中产生电压，而直接雷击能够在交流电源和电话线中产生高压电涌。在敏感电路中粘着的MOV器件可以将雷击带来的不利影响最小化。
　 多层变阻器（MLV）较小，是一种适合保护便携式和电脑设备中低电压电路的表面粘着器件，通常应用在移动通信、电脑、医疗和便携式设备中。