Najnowsze sposoby ochrony obwodów

Hybrydowy MOV-GDT

Warystory z tlenku metalu (metal oxide varistors, MOV) to znane od lat ceramiczne komponenty zabezpieczające. Podobnie, lampy wyładowcze GDT (gas discharge tubes) również są stosowane w układach elektronicznych już od dłuższego czasu. Jedną z wad MOV jest fakt, że ze względu na stałe obciążenie w obwodzie, zużywa się wraz upływem czasu. Innowacje projektowe doprowadziły do znacznej miniaturyzacji GDT, dostępnych obecnie w niskoprofilowych obudowach. Obecnie łączy się GDT i MOV w jeden pakiet: GDT izoluje MOV od polaryzacji obwodu, przedłużając w ten sposób jego żywotność i sprawiając, że połączony w jedno komponent jest trwalszy.

Diody o bardzo małej pojemności

Urządzenia półprzewodnikowe z natury wykazują pojemność, która może zakłócać szybkie sygnały danych. Gdy transfer danych został przeniesiony z modemów dial-up do znacznie szybszych protokołów, początkowo diody zabezpieczające nie były stosowane, ponieważ ich stosunkowo duża pojemność pogarszała integralność sygnału. Postępy w projektowaniu półprzewodników pozwoliły jednak producentom zmniejszyć rozmiary stosowanych matryc przy jednoczesnym zachowaniu zdolności do przepięć, co obniżyło pojemność. Ponadto, producenci odkryli, że jeśli umieściliby dwie matryce szeregowo w tej samej obudowie, pojemność zostałaby zmniejszona o połowę. Połączenie tych dwóch technik pozwoliło projektantom obniżyć pojemność diod i ich zespołów do poziomów akceptowalnych z punktu widzenia ochrony szybkich linii danych.

Układy zabezpieczające oparte na tranzystorach MOSFET

Chociaż tranzystory MOSFET zwykle nie są używane do ochrony obwodów, projektanci struktur krzemowych odkryli sposoby, aby znalazły one swoje zastosowanie również w tej właśnie funkcji. Współczesne układy scalone z milionami maleńkich obwodów wewnętrznych są niezwykle podatne na wahania poziomów napięcia, które mogą uszkodzić urządzenie. Nowe komponenty oparte na technologii MOSFET działają w ciągu nanosekund i przekierowują wszelkie przepięcia i/lub przetężenia z dala od układu scalonego. Dodatkowo, okno załączania tych komponentów jest znacznie dokładniejsze niż w przypadku innych technologii, zapewniając doskonałą ochronę wrażliwych układów scalonych.

eBezpieczniki / eFuses

Bezpieczniki drutowe istnieją od XIX wieku. Dzięki postępowi w zakresie technik projektowania i produkcji bezpieczniki są nadal podstawowym elementem ochrony w projektach elektronicznych. W przeciwieństwie jednak do konwencjonalnych bezpieczników, oparty na krzemie układ scalony eFuse IC ma funkcję szybkiego przerwania prądu, która wyłącza obwód, gdy przepływa nadmierny prąd. Co jednak najistotniejsze, eFuse można zresetować, bowiem nie jest on niszczony przez pojedyncze zdarzenie nadprądowe.

Bezpieczniki high-speed i bezpieczniki do pojazdów elektrycznych

Bezpieczniki o dużej szybkości działania zapewniają ochronę komponentów półprzewodnikowych, takich jak diody, SCR, tranzystory IGBT, a także zapewniają ochronę w trudnych warunkach pracy prądu stałego. Dostępne są bezpieczniki o dużej szybkości do 4.000V prądu stałego i 10.000A. Bezpieczniki o dużej szybkości nie mają celowych funkcji opóźnienia czasowego, które mogą posiadać inne bezpieczniki. Typowe aplikacje wykorzystujące półprzewodnikowe urządzenia mocy i opisywany typ bezpieczników obejmują falowniki, prostowniki, systemy zarządzania akumulatorami pojazdów elektrycznych, napędy trakcyjne lokomotyw, napędy silników przemysłowych, ładowarki akumulatorów i inne. Bezpieczniki w pojazdach elektrycznych zabezpieczają obwody do ochrony akumulatora i falownika, a także do ładowania DC i ochrony rezerwowej przed zwarciem.

W artykule wykorzystano informacje udostępniane na stronie TTI