【经典】过流过压电路保护解决方案

【经典】过流过压电路保护解决方案
黄逸维：在座的各位嘉宾、专家、朋友们大家早上好！我是柏恩公司亚太区的技术经理黄逸维，今天很荣幸有机会和各位分享柏恩公司在市场上观摩到的趋势，尤其是在保护线路方面，针对保护线路使用上的元器件新技术，首先要和大家分享的是我们在新趋势应用的应用里保护线路的经验，由于今天时间比较紧，不想耽误大家午餐的时间，如果待会儿没有时间和大家做详细交流的话，欢迎大家到会展中心深圳电子展()上1D238号和我们的另外三位同事讨论关于线路保护的细节和产品型产品的保护问题。

我先向各位介绍一下美国柏恩公司。

我们是一家成立了60年的电子元器件公司，早期主要做定位器和电阻类型的产品，总部是在美国加州，但是在全球各地有10多个工厂，而且有很多的除了电阻类型之外的产品，包括电感、过压过流的保护，甚至针对车用系统系统上的传感器等等。

我们公司是国际上认证单位的认证。

柏恩公司目前在市场上主要提供的服务项目是针对四个市场，大概可以分通讯应用市场、汽车电子、消费电子和工业仪器医疗设备上的应用，我们公司也有专门成立一个分开的单位，有技术资源和行销的资源，如果有任何针对车用市场产品应用问题的话，可以直接和我们在会展上的同事进行讨论。

我先向各位分享的是我们在市场上观摩到的趋势，这个其实可能影响到我们在线路上的思考和方向。

最主要的是消费型产品市场上的发展，非常多的产品现在非常的小型化，它储存电和使用时间是我们设计时考虑的，尤其是线流保护的时候，电阻必须要考虑，在做过电压保护的时候也要保护元器件漏电流的情况。

下面是在数据传输上的界面趋势，由于现在的多媒体的内容越来越多，技术越来越高，所以对所有数据传输的速度增加得也非常快，从早期的USB1.0、2.0到现在的USB3.0。

刚刚很多专家都已经和我们深入的讨论了关于高速传输到保护元器件的需求，我们在后面就直接切入到运用部分。

除了一些通讯或者电子产品市场以外的应用，比如说监控市场、公共系统上，我们发现以太网口，甚至是带电的以太网口也是非常普遍的应用，太网口以国际规范来讲，它被定义为室内的端口，所以保护的需求非常基本，也非常简单。

但是基于现在恶劣环境的应用，或者针对户外关系的需求，由于环境的变化，所以在线路保护上，尤其是以太网的设计上，我们保护的方向也稍微有一些更改。

最后电源上来讲，尤其是现在讲高效环保的部分，尤其是一些时电子产品的供电都是改用SMPS的方式在供电，这样的设计价值就导致它的输入端口容易被外部的干扰影响和损坏，所以在保护上要注意。

当然今天能有幸来这研讨会上开讲，还是蛮感谢主办方电子元件技术网()和我爱方案网()的。

祝他们的研讨会越办越好！台下掌声！
在一些商用的用户型市场上来看，我们也发现LED是一个非常大的趋势，主要还是以环保的议题和高效能的方向发展，但是 LED发光的二极体本身不能承受高压产品的元器件，所以在系统设计上就必须考虑到这样的保护。

在电网，由于加上了通讯的功能，所以才叫做智慧，这样通讯的界面就必须和传统的通讯设备的设计，尤其是针对保护这块的要求变得一样，因为都有国际的规范和国家法律的要求，所以我们在这块的保护有很大的需求，这块的市场成长得也非常快。

因为我本身主要是做通讯市场上的应用，所以下面主要和大家分享一下我们在通讯市场上的观察。

虽然现在通讯市场一直转向无线的部分，但是有线的设备还是非常重要的一个环节，因为不管是电信公司还是用户，到最后虽然中间的传输可能是以无线的技术为主，但是两端还是需要无线的传导，这样速度才会高，这样一个有线的界面必须要有保护元器件做保护。

再和各位分享柏恩公司在保护元器件新的技术之前，先和各位简单介绍一下我们在保护元器件上所能够提供的技术。

在过电流这部分这边看到有一次性保险丝，有针对通讯市场的保险丝，它的电阻稍微偏高，基于防雷击和交流电的关系，在两个线的通讯系统上有匹配的要求，要做到一定的匹配。

在电源上我们有办法提供一些小型化的，针对USB或者供电口的保险丝。

在过电压部分来讲，我们公司也一些大量的气体放电管一直到一些比较精准的晶闸管，甚至是静电保护的TBS管和压力电阻。

因为柏恩公司基本上都能提供过电流和过电压的保护元器件，刚才也提了这些器件的细节和基本的保护原理，我这里就不多提了，如果有问题的话欢迎在会场做进一步的讨论。

我现在主要想和各位介绍的是两个最新的产品技术：一是保险丝上的一个设计，导致柏恩公司目前PTC高分子的温感电阻本身的组织变化可以做到非常好的程度，使用过PTC的朋友都非常了解，保险丝本身是有使用的寿命，它会随着使用的次数和时间导致里面材质的老化，而影响到本身的电阻值，虽然电阻的上升是一般在通讯系统上所能接受的，但是由于这几年来市场上的趋势是环保，在电源应用上我们不希望它的阻值过高，浪费了我们的能量。

我们公司最新的PTC
产品能非常有效的控制住这个阻值，使它在使用上没有任何变化，在产品的可靠性来讲也有显著的加强。

最大的重点在于这样一个技术和一个新的产品，在市场上和其他的 PTC相比没有任何成本的增加，这是我们希望和在座各位分享的电子元件技术网知识库( )里的新技术。

刚才也提到在通讯系统上也可以用这种保险丝，可能是用陶瓷或者高分子的材质制成。

在目前通讯需求增加的情况下，非常多的电信业者或者设备商的设备端口密度都相对提高了很多，也表示了我们在设计上的空间非常有限，既然每一个端口都是2000系统，我们可以直接用封装的方式把保险丝整合在同一个封装里，在应用上来讲也节省了PCB的空间，生产线上来讲也简化了生产的过程，降低了生产的成本。

这是今天要和各位分享的两大新技术，这是TBU创新的产品，它是目前在保护元器件市场上，不管是过流还是过电压，是十年来唯一一个全新技术的产品，但是TBU是唯一一个全新技术的产品，是电子式的线路保护器件，它和传统保险丝功能非常类似，但是它有一个很的特色，就是它的电子不是靠着原材料的变化，不是靠着能量、温度的累计做原材料的变化，是靠电子里面的控制线路来做保险丝的开、关动作，就像我们在电源设计上用的HPPT是一样的原理，这样的一个产品、技术最大的优势在于它的反应时间,以上这些参数来自我爱方案网的知识堂 ( )。

刚才我们提到了不管是静电保护也好，雷击保护也好，都没有提到为什么那个保险丝没有办法帮我们把那么大的能量、电流阻挡在我们的设备之外，为什么我们要把这个能量透过过高压保护器、气体放电管、晶闸管在我们的设备里短路到底？为什么我们要把在外界雷击的大能量引导到设备里？提高了设备的风险，降低了设备的可靠性。

今天的TCB开关和传统的保险丝不一样，因为传统保险丝的反应时间一般来讲是0.2秒钟，甚至是0.5
秒或者半秒，在半秒的反应时间里，雷击或静电的释放早就过去了，保险丝看不到，只有这样一个电子式的线路保护器能在非常短时间里，针对任何的过电流做反应，有过电压的时候一定有电流，那才有能量，如果今天有任何的电压产生，在这么段的时间内，静电也好，过高压也好，或者是雷击也好，如果可以阻
挡这个能量进入到设备的话，我们设备才是真正达到完整的保护。

所以我们对这样一个产品非常信任，我们希望今天把这么好的一个东西介绍给在座各位，有兴趣得到更详细资料的话，可以在网页上或者会展上和我们的其他工程师讨论，都能得到更多的这方面的学习。

针对目前现有的产品，我们公司也是持续地做检讨和加强。

比如说在晶闸管的部分，刚才大家提到容值，基本上在VDS的应用，早期不适用是因为它的容值过高，我们在生产的过程中做了改进，做到非常低的容值，在VDS上可以做一个非常完整的保护。

大家可能会注意到有一个问题，就是在一次防护的部分，其实我们做设计的也知道，尤其是CPE的产品没有机会给我们接地，而且这个设备本身还是塑胶壳，没有办法导电或者接地线，这样的话怎么可能用三只脚接地的保护器件做过高压的保护？最好的保护而且成本最低的保护是在VDS的一侧单纯做隔离的效果，尽可能利用到隔离器达到隔离的效果。

在二次来讲，它一定还是会感应到少许的共模也好，差模也好的能量，这时候就可以用一些低容值的，晶闸管也好，TBS管也好做防护。

关于这方面在我们的网页上也有非常多的讨论，欢迎各位和我们的工程师多做这一方面的交流,网络直播版面地址是：这里有我的联系方式，欢迎大家来电,谢谢！
最后是在气体放电管，业界有不同的供应商，大家都是朝向小型化的部分做新办理的推出，柏恩公司也不例外。

介绍完了我们在市场上观察到的趋势和针对这些趋势推出新的产品以外，这里再和各位分享两、三个应用的先例。

我们主要并不是针对哪一个保护元器件特别地做推销，因为柏恩公司本身也有人员参与了法规的制定，我们刚刚看到全球不同的工厂和研发中心都有测试设备，在做系统的测试和分析，在这里是和各位分享我们在系统上的经验。

USB3.0和USB1.0、USB2.0相比最大的差别在于它的传输速度非常高，因为它的高速传输速度，所以我们在做保护的时候必须要考虑到容值的需求，这部分是在USB本身的规格里定义的，它的总容值不得超过1PF。

今天USB3.0的供电能力也相应提高了许多，所以我们在选用保险丝的时候也必须要考虑到这部分。

USB3.0目前最惯用的做法是以低容的保护器做过高压的部分和静电防护的部分，以小型的保险丝来做过电流的保护，顺便提一下，热路保护本身也是在USB3.0的规范里所要求的...。