¿Qué métodos suelen utilizar los ingenieros de PCBA para proteger los circuitos?

Dispositivos de protecciónSe utilizan para proteger circuitos y equipos de fallas de energía u otros daños. A continuación se muestran varios tipos comunes de dispositivos de protección y sus descripciones:

1. diodo

Un diodo es un dispositivo electrónico que se utiliza para controlar la dirección del flujo de corriente. En los circuitos, los diodos se utilizan a menudo para evitar que fluya corriente inversa o para proteger otros dispositivos de sobretensiones.

Un diodo regulador de voltaje, también conocido como regulador de voltaje o diodo Zener, es un diodo especialmente diseñado que se utiliza para proporcionar una salida de voltaje estable.

La característica de un diodo regulador de voltaje es su voltaje de ruptura inverso (voltaje Zener). Cuando el voltaje inverso excede su voltaje de ruptura específico, el diodo regulador de voltaje entra en un estado de ruptura inverso y conduce corriente. En comparación con los diodos ordinarios, los diodos reguladores de voltaje están cuidadosamente diseñados para mantener un voltaje estable en la región de ruptura inversa.

El principio de funcionamiento de un diodo regulador de voltaje se basa en el efecto de ruptura de voltaje. Cuando el voltaje está por debajo de su voltaje de ruptura inverso, el diodo mantiene un voltaje estable en sus dos extremos, permitiendo que fluya la corriente inversa. Esta característica permite que el diodo regulador de voltaje proporcione un voltaje de referencia estable en un circuito o estabilice el voltaje de entrada en un valor específico.

Los diodos Zener se utilizan comúnmente en las siguientes aplicaciones:

1. Regulación de voltaje: los diodos Zener se pueden utilizar como reguladores de voltaje en circuitos para estabilizar el voltaje de entrada en un voltaje de salida específico. Esto es muy importante para dispositivos y circuitos electrónicos que requieren un voltaje estable.

2. Voltaje de referencia: los diodos Zener se pueden utilizar como fuentes de voltaje de referencia en circuitos. Al seleccionar el diodo Zener apropiado, se puede proporcionar un voltaje de referencia fijo para la calibración y comparación de otras señales.

3. Regulación de voltaje: los diodos Zener también se pueden utilizar para funciones de regulación de voltaje en circuitos. Al controlar el flujo de corriente del diodo Zener, el valor de voltaje en el circuito se puede ajustar para lograr la función de regulación de voltaje deseada.

La selección de diodos Zener depende del voltaje estable requerido y de la corriente de funcionamiento. Tienen diferentes voltajes de ruptura y características de potencia, por lo que deben evaluarse en función de aplicaciones y requisitos específicos al seleccionar diodos Zener.

Los diodos Zener son diodos especialmente diseñados que pueden proporcionar salidas de voltaje estables. Se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos para funciones como regulación de voltaje, voltaje de referencia y regulación de voltaje.

2. Varistor de óxido metálico (MOV)

MOV es un dispositivo utilizado para protección contra sobretensiones. Está compuesto por partículas de óxido metálico distribuidas uniformemente en una matriz cerámica, que puede volverse conductora cuando el voltaje excede su valor nominal, absorbiendo así la energía de la sobretensión y protegiendo otros dispositivos en el circuito.

La característica de MOV son sus características de resistencia no lineal. Dentro del rango de voltaje de funcionamiento normal, MOV exhibe un estado de alta resistencia y casi no tiene efecto en el circuito. Sin embargo, cuando el voltaje aumenta repentinamente hasta exceder su voltaje nominal, MOV cambia rápidamente a un estado de baja resistencia para absorber la energía del sobrevoltaje y dirigirla a tierra u otras rutas de baja impedancia.

El principio de funcionamiento de MOV se basa en el efecto varistor. Cuando el voltaje excede su voltaje nominal, la intensidad del campo eléctrico entre las partículas de óxido aumenta, de modo que la resistencia entre las partículas disminuye. Esto permite que MOV proporcione una capacidad de corriente muy alta y proteja eficazmente otros circuitos y equipos contra daños por sobretensión.

Los varistores de óxido metálico se utilizan comúnmente en las siguientes aplicaciones:

1. Protección contra sobretensión: MOV se utiliza principalmente para protección contra sobretensión para evitar que el voltaje exceda el valor nominal que el dispositivo o circuito puede soportar. Cuando ocurre una condición de sobretensión, MOV responde rápidamente y se enciende, dirigiendo la sobretensión a tierra u otras rutas de baja impedancia para proteger otros componentes sensibles.

2. Protección contra sobretensiones: los MOV se utilizan comúnmente en líneas eléctricas y líneas de comunicación para proteger los equipos contra sobretensiones (mutaciones de voltaje). Son capaces de absorber y suprimir picos de voltaje transitorios, evitando posibles daños al equipo.

3. Protección contra sobretensiones: los MOV también se utilizan ampliamente en protectores contra sobretensiones para evitar daños a equipos y circuitos electrónicos causados ​​por rayos, sobretensiones y otras interferencias electromagnéticas. Son capaces de absorber y dispersar sobretensiones, protegiendo los equipos de sobretensiones transitorias.

La selección del MOV apropiado depende del voltaje nominal requerido, la capacidad de corriente máxima y el tiempo de respuesta. La tensión nominal del MOV debe ser ligeramente superior a la tensión operativa máxima del circuito a proteger, mientras que la capacidad de corriente máxima debe cumplir con los requisitos del sistema. El tiempo de respuesta debe ser lo suficientemente rápido para garantizar una respuesta rápida a la sobretensión.

Los varistores de óxido metálico son componentes utilizados para la protección contra sobretensiones que absorben la energía de sobretensión y protegen otros circuitos y equipos contra daños. Desempeñan un papel importante en áreas como la protección contra sobretensiones, protección contra sobretensiones y protección contra sobretensiones.

3. Supresor de voltaje transitorio (TVS)

El supresor de voltaje transitorio (TVS) es un dispositivo electrónico que se utiliza para suprimir la sobretensión transitoria. Puede responder rápidamente y absorber la energía de la sobretensión, y puede proporcionar una protección eficaz cuando el voltaje cambia repentinamente o se produce un voltaje transitorio, evitando que el voltaje exceda el umbral establecido.

El principio de funcionamiento de los dispositivos TVS se basa en el efecto del voltaje de ruptura. Cuando se produce una sobretensión transitoria en el circuito, el dispositivo TVS cambiará rápidamente a un estado de baja impedancia, dirigiendo la energía de la sobretensión a tierra u otras rutas de baja impedancia. Al absorber y dispersar la energía de la sobretensión, el dispositivo TVS puede limitar la tasa de aumento de tensión y proteger otros componentes sensibles.

Los dispositivos TVS suelen estar compuestos por tubos de descarga de gas (Gas Discharge Tube, GDT) o diodos de carburo de silicio (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Los tubos de descarga de gas forman una ruta de descarga basada en gas cuando el voltaje es demasiado alto, mientras que los diodos de carburo de silicio utilizan las propiedades especiales de los materiales de carburo de silicio para formar una ruta conductora bajo el voltaje de ruptura.

Los supresores de voltaje transitorio se usan comúnmente en las siguientes aplicaciones:

1. Protección contra sobretensiones: los dispositivos TVS se utilizan principalmente como protección contra sobretensiones para evitar sobretensiones causadas por rayos, sobrecargas de energía, búsquedas de energía y otras interferencias electromagnéticas. Pueden absorber y suprimir picos de voltaje transitorios para proteger los circuitos y equipos contra daños.

2. Protección de líneas de comunicación: los dispositivos TVS se utilizan ampliamente en líneas de comunicación para proteger los equipos de búsquedas de energía e interferencias electromagnéticas. Pueden responder rápidamente y absorber sobretensiones transitorias para proteger el funcionamiento estable de los equipos de comunicación.

3. Protección de la línea eléctrica: los dispositivos TVS también se utilizan para la protección de la línea eléctrica para evitar que las búsquedas de energía y otros eventos de sobretensión dañen el equipo de suministro de energía. Pueden absorber y dispersar energía de sobretensión para proteger el funcionamiento normal de los equipos de suministro de energía.

La selección del dispositivo TVS apropiado depende del voltaje nominal requerido, la capacidad de corriente máxima y el tiempo de respuesta. El voltaje nominal del dispositivo TVS debe ser ligeramente superior al voltaje operativo máximo del circuito a proteger, y la capacidad de corriente máxima debe cumplir con los requisitos del sistema. El tiempo de respuesta debe ser lo suficientemente rápido para garantizar la supresión oportuna de sobretensiones transitorias.

Los supresores de tensión transitoria desempeñan un papel importante en los campos de la protección contra sobretensiones, la protección de líneas de comunicación y la protección de líneas eléctricas.

4. Fusible

Un fusible es un componente electrónico común que se utiliza para proteger circuitos y dispositivos de daños causados ​​por sobrecorriente. Es un dispositivo de protección pasiva que evita que fluya una corriente excesiva desconectando el circuito.

Un fusible suele estar hecho de un alambre delgado o de un alambre con una corriente de ruptura baja. Cuando la corriente en el circuito excede la corriente nominal del fusible, el filamento dentro del fusible se calentará y se derretirá, cortando el flujo de corriente.

Las principales características y principios de funcionamiento de los fusibles son los siguientes:

1. Corriente nominal: La corriente nominal de un fusible se refiere al valor de corriente máximo que puede soportar de forma segura. Cuando la corriente excede la corriente nominal, el fusible se derretirá para detener el flujo de corriente.

2. Tiempo de fusión: El tiempo de fusión de un fusible se refiere al tiempo desde que la corriente excede la corriente nominal hasta que se funde. El tiempo de fusión depende del diseño y las características del fusible, normalmente entre unos pocos milisegundos y unos segundos.

3. Capacidad de ruptura: La capacidad de ruptura se refiere a la corriente o energía máxima que un fusible puede romper de manera segura. La capacidad de corte del fusible debe coincidir con la carga del circuito y la corriente de cortocircuito para garantizar que la corriente se pueda cortar de manera efectiva en condiciones de falla.

4. Tipo: Existen muchos tipos de fusibles, incluidos los de acción rápida, los de retardo de tiempo, los de alto voltaje, etc. Los diferentes tipos de fusibles son adecuados para diferentes escenarios y requisitos de aplicación.

La función principal de un fusible es proporcionar protección contra sobrecargas en un circuito. Cuando la corriente en un circuito aumenta anormalmente, lo que puede causar una falla en el circuito o daños al equipo, el fusible se fundirá rápidamente y cortará el flujo de corriente, protegiendo así el circuito y el equipo contra daños.

Al seleccionar un fusible apropiado, se deben considerar factores como la corriente nominal del circuito, la corriente de cortocircuito, el voltaje nominal y las condiciones ambientales. Seleccionar correctamente un fusible puede garantizar la seguridad y confiabilidad del circuito y proporcionar una protección eficaz contra sobrecargas.

5. Termistor de coeficiente de temperatura negativo (termistor NTC)

El termistor de coeficiente de temperatura negativo es un componente electrónico cuyo valor de resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura.

Los termistores NTC suelen estar hechos de óxidos metálicos o materiales semiconductores. En la estructura reticular del material están dopadas ciertas impurezas que interfieren con el movimiento de los electrones en la red. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la energía de los electrones en el material sensible a la temperatura y la interacción entre los electrones y las impurezas se debilita, lo que resulta en un aumento en la velocidad de migración y la conductividad de los electrones y una disminución en el valor de resistencia.

Las características y aplicaciones de los termistores NTC incluyen:

1. Sensor de temperatura: dado que el valor de resistencia de los termistores NTC es inversamente proporcional a la temperatura, se utilizan ampliamente como sensores de temperatura. Midiendo el valor de resistencia, se puede determinar el cambio en la temperatura ambiente.

2. Compensación de temperatura: los termistores NTC se pueden utilizar en circuitos de compensación de temperatura. Debido a la característica de que su valor de resistencia cambia con la temperatura, se puede conectar en serie o en paralelo con otros componentes (como termistores y resistencias) para lograr un funcionamiento estable del circuito a diferentes temperaturas.

3. Control de temperatura: los termistores NTC pueden desempeñar un papel importante en los circuitos de control de temperatura. Al monitorear el cambio en el valor de resistencia, se puede controlar el funcionamiento del elemento calefactor o del elemento enfriador para mantener un estado estable dentro de un rango de temperatura específico.

4. Protección de la fuente de alimentación: Los termistores NTC también se pueden utilizar para proteger la fuente de alimentación. En circuitos de alimentación, se pueden utilizar como protectores de sobrecorriente. Cuando la corriente excede un cierto umbral, debido a la caída en el valor de resistencia, pueden limitar el flujo de corriente y proteger la fuente de alimentación y otros circuitos de daños causados ​​por una corriente excesiva.

En resumen, los termistores NTC son componentes térmicamente sensibles con un coeficiente de temperatura negativo, cuyo valor de resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura. Se utilizan ampliamente en detección de temperatura, compensación de temperatura, control de temperatura y protección del suministro de energía.

6. Coeficiente de temperatura positivo polimérico (PPTC)

Los fusibles electrónicos PPTC también son un dispositivo de protección contra sobrecorriente. Tienen baja resistencia, pero cuando la corriente excede el valor nominal, se produce un efecto térmico que hace que la resistencia aumente, limitando el flujo de corriente. Suelen utilizarse como fusibles reajustables o dispositivos de protección contra sobrecorriente. Los componentes PPTC están hechos de materiales poliméricos especiales y tienen una característica de resistencia de un coeficiente de temperatura positivo.

La resistencia de los componentes PPTC suele ser baja a temperatura ambiente, lo que permite que la corriente fluya en el componente sin una caída de voltaje significativa. Sin embargo, cuando ocurre una condición de sobrecorriente, el componente PPTC se calienta debido al aumento de corriente que lo atraviesa. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia del material polimérico aumenta significativamente.

La característica clave del componente PPTC es su capacidad para limitar el flujo de corriente en condiciones de falla. Cuando la corriente excede el umbral nominal, el componente PPTC se calienta y su resistencia aumenta rápidamente. Este estado de alta resistencia actúa como un fusible reiniciable, limitando efectivamente la corriente para proteger el circuito y los componentes conectados.

Una vez que se elimina la condición de falla y la corriente cae por debajo de cierto umbral, el componente PPTC se enfría y su resistencia vuelve a un valor más bajo. Esta característica reiniciable hace que los componentes PPTC sean diferentes de los fusibles tradicionales y no es necesario reemplazarlos después de dispararse.

Los componentes PPTC se utilizan en una variedad de circuitos y sistemas electrónicos que requieren protección contra sobrecorriente. Se utilizan comúnmente en fuentes de alimentación, paquetes de baterías, motores, equipos de comunicación y electrónica automotriz. Los componentes PPTC tienen ventajas como tamaño pequeño, operación reiniciable y respuesta rápida a eventos de sobrecorriente.

Al seleccionar un componente PPTC, se deben considerar parámetros importantes, incluidos el voltaje nominal, la corriente y la corriente de mantenimiento. El voltaje nominal debe ser mayor que el voltaje de funcionamiento del circuito, mientras que la corriente nominal debe coincidir con la corriente máxima esperada. La corriente de mantenimiento especifica el nivel actual en el que el elemento se dispara y aumenta la resistencia.

Los elementos PPTC brindan protección contra sobrecorriente confiable y reiniciable para circuitos electrónicos, lo que ayuda a mejorar la seguridad y la confiabilidad.