电路保护与电磁兼容设计FAQ

　　随着电子产品集成度的提高，处理器速度、开关速率和接口速率的不断提升，esd防护、防雷、浪涌保护、emi/emc等电路保护与电磁兼容技术在电子系统中的重要性日益凸显，过流、过压保护器件选择和应用、传导电磁干扰和辐射电磁干扰如何消除，emc测试环境和解决方法等问题都成为工程师在设计过程中的难点和挑战。

　　电路保护技术升级催生元器件选型挑战

　　电路保护是电路设计的基础学科，是容易出现问题的部分，同时也是容易被忽略的问题。esd防护、防雷设计、过流保护等难题几乎困扰着每一位电路设计工程师。实际上，在通信、消费、军工、航空航天等领域，esd往往是引起电路失效的罪魁祸首。

　　认识到esd、过压、浪涌、过热等现象的巨大危害性，保护器件厂商也在不断推出各种新产品以满足设计需求。除了关注伏安特性、保护级别等因素，的电路保护器件还需要考虑更多其他问题。例如，电子设备越来越轻薄，为了符合尺寸的限制并在更小的占位面积中提供电路保护，保护器件制造商需要开发出尺寸更小的元器件，这就需要厂商不断提高元器件的能量密度；同时，接口速率不断提升，为保证信号完整性就必须考虑保护器件电容的大小，保护方案必须紧随接口发展的趋势，确保接口的可靠性；此外，保护元器件的耐冲击次数和抗震、防潮等特性也需要考量。

　　电路保护元器件通常包括过压保护器件和过流保护器件两种。过压保护器件包括齐纳二极管、tvs二极管、压敏电阻、ntc热敏电阻、气体放电管、浪涌电阻排和高分子聚合物等；过流保护器件包括用玻璃或陶瓷包覆可熔断金属丝制成的传统的电路保险丝、ptc热敏电阻、ntc热敏电阻及可恢复型ptc等。工程师需要针对各种元器件的特点和不同的应用类型进行选择。

　　电子元件技术网为满足工程师对电路保护设计、元器件选型、过流过压保护以及电磁兼容设计、测试技术的需求，在2009年就举办了一系列电路保护与电磁兼容技术研讨会，的电路保护企业和emc公司如：泰科瑞侃、美国bours、aem科技、littelfuse、tdk-epc、日本村田制作所、太阳诱电、深圳顺络电子、君耀电子、槟城电子、苏州泰思特等均在研讨会上提出了先进的解决方案。截止到目前，研讨会已经成功举办了七届。现精选历届电路保护与电磁兼容技术研讨会现场问答精华，通过工程师与技术面对面的交流，解决实际工作中的难题，供工程师借鉴与参考。

　　电路保护与电磁兼容技术研讨会现场问答精华

　　【问】我在实际工作中用到tvs或者mov的前台保护，现在有没有比较合适的产品？

　　【littelfuse】你讲的应该是缓冲电路，缓冲电路在业界主要是电阻的技术，这种方案目前比较流行，还有一个是互感线圈方案，另一个方案是用tvs管，一般是里面一个tvs管，外面串一个二极管做保护。目前主要是这三种方案。tvs管在这三个方案中差，因为tvs管有一个功率限制，其测试标准是60×1000，很多工程师在设计应用过程中出现tvs管烧毁现象，就是因为脉冲可能大于tvs管的限定值。建议选择tvs管的时候要注意两个问题，一、出现问题时，如果温度过高，说明功率不够，比如说500w、600w不够，就要选1500w。二、如果箝位电压箝不住，达不到要求，目前比较固定的集成计算不了，需实验数字。

　　【问】玻璃陶瓷二极管的材料和工作机理是怎样的？氧化锌使用中会有退化的问题，现在的产品中玻璃材料是如何做到寿命比以前的好一些？

　　【aem科技】作为玻璃陶瓷二极管，之所以说它完全不一样，是因为它采用了一种全新的材料即玻璃陶瓷材料。如果从能量转移方式上来看，它是以传导为主，吸收为辅，这个工作原理实际上与tvs二极管非常接近，正是由于这种能量转移决定了这种产品具有非常好的耐受能力。好比一个开关，当瞬间的esd信号出现时它会瞬间流通，把绝大部分的能量转移。你刚才说的问题是明显的压敏电阻性能变化的现象，因为压敏电阻和高分子聚合物的能量转移方式是以吸收为主，转移为辅，当能量来的时候首先是自身吸收能量，在吸收的过程中会对产品的性能产生影响，所以在受到了几次冲击之后就会出现明显的性能变化。在这种情况下寿命就会受到明显的影响，这也是tvs二极管和玻璃陶瓷二极管相对比较优异的地方。

　　【问】对电压超过1200伏的场合，tvs串联使用的时候需要注意什么问题？

　　【上海光宇睿芯微电子】串联的时候一是要选择tvs的一致性，如果两个差别很大，其中一个就很容易坏，是均匀分配。1200伏的功率很大，需要用很大的tvs保护，根据特征曲线，当电压达到1200伏以上，一点点电流其功率就已经非常大了，要特别小心。

　　【问】陶瓷气体放电管把鲍伯史密斯电路并在一起，这样做对emc有没有干扰？

　　【深圳市槟城电子】 鲍伯史密斯电路于90年代被两个美国人鲍伯和史密斯提出来，是一个技术，主要涉及emi这方面的内容。当时的变压器里没有共模电感，现在所有的变压器里都共模电感，应该说鲍伯史密斯电路的现实意义已经不大了。

　　【问】tmov 与传统的mov相比有什么区别？

　　【littelfuse】mov容易起火，前面加一个t，作用就是防止mov起火，即把保险丝直接贴在上面，可对mov起到可靠的保护作用。

　　【问】为什么航空类的产品没有包括到emc 的指令中去？

　　【欧洲emc 技术与标准 gerd jeromin】航空这一类产品在国际上已经有了一个专门的规定来对它进行规范，所以并未列在emc的范畴之内。所有关于航空类的，或者空中交通管理类的，甚至是飞行器这些设备的信息或要求均由欧洲的另外一个体系的规定来规范。emc下面的指导的内容可能也会参照关于航空类的规定。