Šiuolaikinėse pramoninėse ir automobilių elektroninėse sistemose grandinės apsaugos technologija atlieka svarbų vaidmenį. Toliau didėjant prietaisų integracijai ir sudėtingumui, tokios problemos kaip viršsrovė, viršįtampis, elektrostatinė iškrova (ESD) ir elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) tapo vis ryškesni. Tinkamas grandinės apsaugos komponentų pasirinkimas gali efektyviai prailginti prietaisų tarnavimo laiką ir užtikrinti sistemos stabilumą bei patikimumą.

Kas yra grandinės apsauga?

Grandinės apsauga reiškia priemones, kurių imamasi siekiant apsaugoti elektroninius prietaisus ar maitinimo sistemas nuo negrįžtamos žalos, kurią sukelia neįprasta įtampa, viršsrovė, trumpasis jungimas, viršįtampiai ir kt. Paprastai tariant, grandinės apsauga veikia kaip elektroninių prietaisų "apsauginis apsauga". Naudodamas įvairius komponentus ar sprendimus, jis nukreipia ir sugeria grandinės anomalijas, kad būtų išvengta kritinių komponentų pažeidimo. Bendrosios grandinės apsaugos komponentai apima, bet neapsiriboja:

Metalų oksido varistorius (MOV)

Sugeria viršįtampio viršįtampius, kad nebūtų pažeisti jautrūs komponentai.

Pereinamasis įtampos slopinimo diodas (TVS)

Greitai reaguoja į įtampos šuolius, apsaugodamas grandinę nuo trumpalaikių viršįtampių.

Dujų išleidimo vamzdis (GDT)

Žinomas dėl didelio viršįtampių atsparumo, dažniausiai naudojamas ryšio įrenginiuose ir pramoninėje galios apsaugoje.

Polimero teigiamas temperatūros koeficientas (PPTC) saugiklis

Viršsrovės metu nutraukia grandinę ir automatiškai atsigauna pašalinus gedimą.

SPECIALIEJI REIKALAVIMAI PRAMONĖS IR AUTOMOBILIŲ REIKMĖMS

Pramoninėje aplinkoje įranga turi atlaikyti atšiaurias sąlygas, tokias kaip aukšta temperatūra, drėgmė, dulkės ir vibracija. Todėl apsaugos komponentai turi turėti tokias savybes kaip atsparumas aukštai temperatūrai, aukštos įtampos tolerancija ir ilgas tarnavimo laikas. Automobiliuose elektroniniai komponentai turi atitikti AEC-Q standartus ir būti atsparūs smūgiams, vibracijai ir plačiam temperatūros diapazonui (paprastai nuo -40 °C iki 125 °C).

Bendrosios grandinės apsaugos komponentai ir jų pritaikymas

Štai keletas bendrų grandinės apsaugos komponentų:

Metalo oksido varistorius (MOV)

MOV dažniausiai naudojami apsaugai nuo viršįtampio elektroninėse grandinėse. Kai atsiranda viršįtampis, MOV riboja įtampą iki tam tikro lygio per savo netiesines charakteristikas, užkertant kelią kitų komponentų pažeidimui. MOV yra ypač plačiai naudojami kintamosios srovės grandinėse.

3-1 paveikslas: Metalo oksido varistorius, 385V

Stiklo išleidimo vamzdis

Stiklo išleidimo vamzdis sujungia keraminių dujų išleidimo vamzdžių pranašumus ir atitinka aukštesnius nuolatinės srovės gedimo įtampos reikalavimus. Jis turi mažą laidumo įtampą ir didelę iškrovos srovę, todėl tinka atšiaurioms apsaugos nuo žaibo aplinkoms. Jis plačiai naudojamas automobilių ir ryšių įrangoje.

Trumpalaikiai įtampos slopinimo diodai (TVS diodai)

TVS diodai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį apsaugant grandinę, ypač apsaugant jautrius komponentus. Jų reakcijos greitis yra ypač greitas (pikosekundiniame diapazone), leidžiantis greitai nutraukti viršįtampį. Dėl to jie dažnai naudojami įvesties / išvesties prievadų apsaugai kritinėse duomenų perdavimo programose.

Keraminis dujų išleidimo vamzdis

Keraminiai dujų išleidimo vamzdžiai yra vienas iš dažniausiai naudojamų apsaugos nuo viršįtampių įtaisų tipų. Jie vaidina svarbų vaidmenį nuolatinės srovės maitinimo ir signalo viršįtampių apsaugos srityse. Jų konstrukcija pasižymi didele srovės nešimo galia, maža talpa tarp pakopų ir didele izoliacijos varža, kuri gali greitai apsaugoti grandinę nuo pažeidimų žaibo ar kitų viršįtampių atveju.

3-4 paveikslas: Keraminis dujų išleidimo vamzdis

Polimero teigiamo temperatūros koeficiento (PPTC) saugiklis

PPTC saugikliuose naudojamos polimerinės medžiagos, kurios greitai padidina atsparumą, kai atsiranda viršsrovė, taip apsaugodamos grandinę. Išvalius viršsrovę, saugiklis grįžta į pradinę mažo pasipriešinimo būseną, išvengdamas dažno saugiklių keitimo.

Projektavimo aspektai, susiję su grandinės apsauga praktiniame pritaikyme

Pasirinkite tinkamą komponento tipą:

Pasirinkite komponentus, pasižyminčius tinkamu reagavimo greičiu ir energijos tvarkymo galimybėmis, atsižvelgdami į konkrečius taikymo scenarijus ir apsaugos poreikius.

Apsvarstykite aplinkos veiksnius:

Pramoninėje ir automobilių aplinkoje apsvarstykite išorinių sąlygų, tokių kaip temperatūra, drėgmė ir mechaninis smūgis, poveikį komponentų veikimui.

Atitikti pramonės standartus:

Automobilių komponentai turi atitikti AEC-Q100 arba AEC-Q200 standartus, o pramoniniams komponentams turi būti taikomi atitinkami aukšto patikimumo sertifikatai.

Apsaugos grandinės dizainas:

Naudokite kelių apsaugos komponentų derinį, kad sukurtumėte sluoksniuotą apsaugos grandinę, padidindami bendrą sistemos patikimumą.

Ateities tendencijos: išmanūs ir integruoti sprendimai

Sparčiai vystantis pramonei 4.0 ir automobilių elektronikai, grandinės apsaugos technologija ir toliau vystosi. Viena vertus, atsirado išmaniųjų apsaugos komponentų, integruojančių diagnostines funkcijas, kad būtų galima stebėti grandinės būseną realiuoju laiku ir teikti grįžtamąjį ryšį. Kita vertus, labai integruoti apsaugos sprendimai tampa vis populiaresni. Vieno lusto sprendimai, integruojantys kelias apsaugos funkcijas, sumažina grandinės konstrukcijos sudėtingumą ir taupo PCB vietą. Be to, tvarus dizainas tampa tendencija, daugiausia dėmesio skiriant apsaugos komponentų patvarumo ir energijos vartojimo efektyvumo didinimui, siekiant sumažinti pakeitimo dažnumą ir remti ekologišką elektroninį dizainą.

Išvada

Grandinės apsaugos technologija yra kertinis akmuo užtikrinant stabilų pramoninių ir automobilių sistemų veikimą. Kruopščiai parinkus tinkamus apsaugos komponentus ir suprojektavus efektyvias apsaugos grandines, galima žymiai pagerinti sistemų saugumą ir patikimumą. Kadangi taikomųjų programų aplinka tampa vis sudėtingesnė, būsima grandinių apsaugos technologija ir toliau bus plėtojama siekiant didesnio intelekto ir integracijos, teikiant tvirtą paramą įvairesnėms taikymo sritims.