2、过压保护
过压保护元器件并联在被保护的电路上(见图4)。在输入电压未过压时,过压保护元器件呈高阻态,其泄漏电流甚微;一旦输入电压过压时,过压保护元器件在瞬间提供低阻抗通路,并将电压钳位于安全的低电压,从而保护电路免受过压损害。当输入电压降落到正常工作电压时,过压保护元器件会自动恢复到高阻态。泰科电子公司的多层压敏电阻(MLV)及ESD保护元件PESD就是常用的过压保护元件。
图4 过压保护元件工作电路
3、过流、过压保护
过流、过压保护器件是过流保护元件与过压保护元件组成的模块(集成电路),如图5所示。它能在输入电压过压或由于短路造成过流故障时,保护电路不受损害。
图5 过流、过压保护器件工作电路
泰科电子公司的PolyZenTM元件就是常用的过流、过压保护器件。
便携式产品的保护元器件的特点
为满足便携式电子产品对保护元器件的要求,保护元器件应具有下述特点。
1、性能
● 响应时间要短;
● 自身的功耗要小,可延长电池寿命;
● 性能稳定,并且寿命长;
● 不影响被保护电路的性能;
● 满足对环境的要求(无铅,符合RoHs规范)。
2、封装及尺寸
● 贴片式(SMD)封装,满足SMT要求;
● 封装尺寸小(占PCB面积小)及剖面高度小。
3、其他
● 可以采用回流焊焊接工艺;
● 价格低,降低产品成本。
PolySwitchTM元件及其应用电路
PolySwitchTM元件是一种自复式聚合物非线性正温度系数(PPTC)热敏电阻。泰科电子公司在1995年就开发了贴片式 miniSMDTM过流保护元件,近年来又开发出microSMDTM、nanoSMDTM及picoSMDTM等尺寸更小的系列。另外,在miniSMDTM系列中增加了24V、60V的新品种及在microSMDTM系列中增加了2.0A的品种。
PolySwitchTM元件的主要参数:在未过流时,其电阻值很小(不同的额定电压下阻值不同,一般为零点几Ω到几Ω);在过流发生时,其电阻值可达mΩ,电流极小接近“断开”,且断开时间(time-to-trip)更短。
该元件的封装尺寸小;电流为0.05~3A;电压为6~60V;常态时阻值小;通过UL、CSA及T哣论证。
该元件应用范围极广,主要为计算机、便携式电子产品、多媒体、游戏机、移动电话,同时也适用于汽车、工业控制及电池等。
图6 用PolySwitchTM元件实现过流保护
PolySwitchTM元件在便携式电子产品适配器(外接电源)中的过流保护如图6所示。图中结构用了两个PolySwitchTM器件,可防止短路时损坏适配器。
图7 用PolySwitchTM元件对充电器进行保护
充电器是便携式电子产品中是必要的附件,图7是充电器中PolySwitchTM元件的应用。图7中的虚线框内是电池组,PolySwitchTM元件在其中作充、放电过流保护。
MLV、PESD及其应用电路
MLV、PESD都是过压保护元器,它们除用过压保护外,也是静电放电(ESD)保护元件。在插拔便携式产品的各种插头时,各端口很容易受到静电放电的损坏,因此插拔端口都需要加ESD保护元器件。
在传输信号的端口上增加ESD保护元器可以防止静电放电的损害,但由于ESD保护元器自身有一定的电容,在高速信号传输过程中,会造成信号的衰减及失真。所以,高速数据传输端口的ESD保护元器件的正确选择十分重要。
MLV的电容量较大(40~220pF),主要用于直流及数据传输率较低的端口。但MLV中的“E”系列,其电容量较小,仅3~12pF,可以适用于较高的数据传输速率的端口作ESD保护。