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(hù)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(hù)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(jìn)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(hù)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(hù)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(hù)，保護(hù)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(hù)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(hù)問題，目前全球領(lǐng)先的保護(hù)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(hù)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(hù)和電磁兼容研討會上，多家國內(nèi)外領(lǐng)先的電路保護(hù)器件廠商發(fā)表了針對過壓過流保護(hù)的解決方案，下面是各位專家演講內(nèi)容實(shí)錄和演講資料的下載地址：
 

 

電路保護(hù)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(xiàng)目經(jīng)理的參與。“電路保護(hù)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(hù)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(hù)器件注意：

·箝制電壓不要超過受保護(hù)器件的最大承受電壓

·電路電壓不超過保護(hù)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(hù)器件盡量安裝在最接近靜電輸入的地方，遠(yuǎn)離被保護(hù)器件
（3）靜電保護(hù)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(hù)器件與被保護(hù)線路之間的距離盡量的短
（5）盡量避免被保護(hù)與未被保護(hù)線路并排走線

 

針對過流保護(hù)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(jìn)行選型。鄭索平表示，選擇片式熔斷器等過流保護(hù)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(jìn)行電路保護(hù)，需要考慮過壓、過流、過熱等保護(hù)問題。泰科瑞侃日前專門介紹了針對LED應(yīng)用的保護(hù)設(shè)計方案：《泰科瑞侃詳解LED照明電路保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(qiáng)度和反向阻斷方面強(qiáng)于傳統(tǒng)的MOSFET，而且在飽和電阻和功率范圍上實(shí)現(xiàn)了重大突破，能夠在中功率的應(yīng)用中替代MOSFET。