隨著電子系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對各種電子系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高，各種電路保護元器件已經(jīng)成為電子系統(tǒng)中必不可少的組成部分，保護器件廠商也需要緊跟電路設(shè)計的趨勢開發(fā)出新型產(chǎn)品應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)。隨著半導(dǎo)體工藝的進步，IC的密度大大提高，而工作電壓越來越低，增加了遭受過電壓和ESD危害的幾率，據(jù)統(tǒng)計，所有電子器件的現(xiàn)場故障中有大約30%是ESD造成的。除了ESD，電路設(shè)計師還需要考慮其他過壓、過流、防雷等因素，據(jù)統(tǒng)計，在電子產(chǎn)品出現(xiàn)的故障中，有75％是由于過電流/過電壓造成的。

 

認(rèn)識到ESD、過壓、浪涌、過熱等現(xiàn)象的巨大危害性，保護器件廠商也在不斷推出各種新產(chǎn)品滿足設(shè)計需求。除了關(guān)注伏安特性，最新的電路保護器件還需要考慮越來越多的問題，例如，電子設(shè)備越來越輕薄，為了符合尺寸的限制并在更小的占位面積中提供電路保護，保護器件制造商需要開發(fā)出尺寸更小的元器件，這需要廠商不斷提高元器件的能量密度；接口速率不斷提升，為保證信號完整性就必須考慮到電容的大小，因此，提供的方案也必須緊隨接口發(fā)展的趨勢，以保障接口的可靠性；此外，保護元器件的耐沖擊次數(shù)和使用壽命也需要考量。

 

系統(tǒng)廠商在設(shè)計時需要考慮過壓、過流、過熱等保護問題，目前全球領(lǐng)先的保護器件廠商，比如Littelfuse、Bourns、泰科瑞侃、AEM等都有自己專門的技術(shù)和產(chǎn)品線來應(yīng)對電路保護設(shè)計。在4月9日于深圳會展中心牡丹廳舉行的第四屆電路保護和電磁兼容研討會上，多家國內(nèi)外領(lǐng)先的電路保護器件廠商發(fā)表了針對過壓過流保護的解決方案，下面是各位專家演講內(nèi)容實錄和演講資料的下載地址：
 

 

電路保護和電磁兼容技術(shù)研討會已經(jīng)舉行了四屆，每一屆都吸引了大量的設(shè)計工程師和研發(fā)項目經(jīng)理的參與。“電路保護和電磁兼容是電路設(shè)計的基礎(chǔ)性問題，每位電路工程師都應(yīng)該熟練掌握。我們希望通過這個研討會幫助工程師了解電路保護和電磁兼容的技術(shù)應(yīng)用趨勢和產(chǎn)品設(shè)計方法，通過技術(shù)創(chuàng)新來降低成本，同時提升電子產(chǎn)品的可靠性和價值。” 電子元件技術(shù)網(wǎng)CEO劉杰博士表示。

 

 

目前針對過壓應(yīng)用，可以選擇TVS、壓敏電阻（MLV）、高分子聚合物ESD器件（Polymer）、玻璃陶瓷ESD器件等解決方案，系統(tǒng)設(shè)計師需要針對不同的應(yīng)用和成本考量選擇不同的方案。

 

ESD器件選型需要考慮許多問題，AEM（蘇州）科技有限公司副總經(jīng)理鄭索平介紹，選擇ESD器件應(yīng)該遵循下面的要求：

 

1）選擇靜電保護器件注意：

·箝制電壓不要超過受保護器件的最大承受電壓

·電路電壓不超過保護器件工作電壓

·低電容值、漏電流盡可能的減少干擾及損耗

（2）靜電保護器件盡量安裝在最接近靜電輸入的地方，遠(yuǎn)離被保護器件
（3）靜電保護器件一定接的大地線，不是數(shù)字地線
（4）回地的線路盡量的短，靜電保護器件與被保護線路之間的距離盡量的短
（5）盡量避免被保護與未被保護線路并排走線

 

針對過流保護可以選擇PTC、片式熔斷器、斷路器、保險電阻、溫度熔斷器等器件，同樣需要針對不同的應(yīng)用和成本考量進行選型。鄭索平表示，選擇片式熔斷器等過流保護器件需要考慮下面的因素：

1）額定電流
2）額定電壓
3）工作溫度
4）電壓降 / 冷電阻
5）熔斷特性: 時間-電流特性和過載能力
6）分?jǐn)嗄芰?
7）熔化熱能值
8）耐久性（壽命）
9）結(jié)構(gòu)特征：外形/ 尺寸和安裝形式
10）安全認(rèn)證

 

LED是目前非常熱門的應(yīng)用，針對LED照明應(yīng)用也需要進行電路保護，需要考慮過壓、過流、過熱等保護問題。泰科瑞侃日前專門介紹了針對LED應(yīng)用的保護設(shè)計方案：《泰科瑞侃詳解LED照明電路保護設(shè)計需求》

 

另一個需要特別注意的應(yīng)用是高速傳輸領(lǐng)域，之前村田有介紹針對DiiVA應(yīng)用的保護元器件選型，對于USB、HDMI等應(yīng)用，也需要器件電容值足夠的低，來滿足信號完整性需求。Bourns日前介紹了針對USB 2.0/3.0應(yīng)用提供了專門的方案：《美國柏恩Bourns在USB 2.0&3.0上的保護方案》

 
對于功率開關(guān)等應(yīng)用，通常都需要配備ESD過壓保護器件，不過新技術(shù)的采用使得功率半導(dǎo)體的ESD性能不斷提高。比如NXP的新型雙極晶體管產(chǎn)品：《新一代低VCEsat雙極晶體管》，不僅在溫度穩(wěn)定性、ESD強度和反向阻斷方面強于傳統(tǒng)的MOSFET，而且在飽和電阻和功率范圍上實現(xiàn)了重大突破，能夠在中功率的應(yīng)用中替代MOSFET。