Сергей Белых
bsv@konkurel.ru

Настоящая статья призвана дать разработчикам радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) обзорную информацию по некоторым компонентам защиты электрических цепей компании Thinking Electronic. В связи с расширением линейки поставляемых элементов защиты компания ЗАО "Конкур электрик" начинает продажи в России варисторов и NTC-термисторов компании Thinking Electronic.

Не секрет, что важнейшими критериями оценки любой РЭА являются ее надежность и безопасность. Малейшие отклонения "тактико-технических" характеристик (ТТХ) от нормы могут привести к печальным последствиям. Худшим из которых, безусловно, является смерть человека.

Можно выделить несколько источников приводящих к этим отклонениям. Это так называемые, "внутренние" и "внешние" источники. Условно, к "внутренним" источникам можно отнести результаты процессов естественного старения компонентов РЭА и различные нарушения правил эксплуатации РЭА. К "внешним" источникам же, условно относятся электромагнитные поля естественного и искусственного происхождения. Например, грозовые разряды, разряды статического электричества, коммутационные процессы в сетях электропитания, излучения радиопередающих устройств (РЛС, базовых станций сотовой связи и т.п.), а также наведенная ЭДС от высоковольтных ЛЭП.

Существует множество стандартов, описывающих как сымитировать воздействие этих источников на РЭА и обезопасить оборудование. Но, к сожалению, ни один из них не дает 100%-ой безопасности эксплуатации и 100%-ой надежности РЭА. В такой ситуации, на практике применяется так называемая "комплексная защита". Она позволяет сочетать в одной аппаратуре несколько методов защиты РЭА от повреждения. В качестве примера таких методов можно привести: заземление; экранирование; правильную компоновку элементов на печатной плате; резервирование отдельных блоков аппаратуры; разбиение сложной аппаратуры на мелкие стандартные функциональные блоки с возможностью быстрой замены; использование компонентов пассивной и активной защиты оборудования; использование схем электронной защиты и т.п.

На сегодняшний день разработано множество активных компонентов для защиты электрических цепей РЭА. Их можно разделить на компоненты для защиты от перегрузок по току и компоненты для защиты от перенапряжений. Защиту от перегрузок по току осуществляют, например, плавкие предохранители, самовосстанавливающиеся предохранители и термопредохранители, а защиту от перенапряжений, например, газонаполненные разрядники, варисторы и TVS-тиристоры.

В этой статье мы рассмотрим наиболее перспективные для отечественного рынка компоненты компании Thinking Electronic.

Как мы уже говорили, существует несколько компонентов для защиты от перенапряжений. Это разрядники, варисторы, TVS-диоды, TVS-тиристоры и элементы защиты от ESD. Мы же в этой статье остановимся на варисторах компании Thinking Electronic.

Каждый компонент защиты от перенапряжений имеет свои технические характеристики и решает определенный узкий круг задач. Разрядники способны поглощать очень большую энергию, обладают малой собственной емкостью и огромным сопротивлением изоляции. Поэтому их область применения: первичная ступень защиты телекоммуникационных и силовых цепей. Варисторы обладают низкой стоимостью, широким диапазоном рабочих токов и напряжений, способны поглощать большую энергию. Они применяются для первичной и вторичной защиты силовых цепей и электронных компонентов. TVS-диоды поглощают небольшую энергию и обладают высоким быстродействием. Их область применения: вторичная защита электронных компонентов. TVS-тиристоры же используются для вторичной защиты телекоммуникационных цепей.

Типичные примеры использования варисторов: импульсные источники питания; электронные балласты; сетевые фильтры; защита силовых трансформаторов и электродвигателей.

Компания Thinking Electronic производит широчайший спектр варисторов.

Особое внимание следует уделить двум сериям варисторов: TVM-B и TVT.

Диапазон рабочих напряжений постоянного тока от 5.5В и керамический SMD-корпус размером от 0402 варисторов серии TVM-B позволяет применять их для защиты малогабаритной низковольтной носимой РЭА. Например, материнских плат ПК, ноутбуков, малогабаритных источников питания и т.п.

Варисторы серии TVT имеют встроенную защиту от перегрева. Она предотвращает разрушение варистора при поглощении слишком большой энергии. Последствия этого явления хорошо известны. Это выход из строя нескольких узлов аппаратуры и ее возгорание. Для варисторов эта проблема наиболее актуальна, поскольку варистор имеет более существенное значение сопротивления в сработавшем состоянии чем, например, компоненты защиты на полупроводниках. Конструктивно серия представляет собой варистор с последовательно соединенным термопредохранителем, который имеет тепловой контакт с поверхностью варистора. При превышении допустимой температуры предохранитель срабатывает. Существуют варианты варисторов с двумя и тремя выводами (Рис. 1). Причем в последнем случае, третий вывод может использоваться для мониторинга состояния варистора (Рис. 2). Кроме светодиода в цепи мониторинга можно использовать оптрон для передачи сигнала в нагрузку или схему с электромеханическим реле, которое при срабатывании защиты будет отключать нагрузку от сети. Серия TVT удовлетворяет стандарту UL 1449 3-ей редакции секции 39.4 (тест на перенапряжение сверхнормы при токах 10А, 5А, 2.5А, 0.5А и 0.125А).






Напомним, что для защиты от перегрузок по току используются плавкие предохранители, самовосстанавливающиеся предохранители, термопредохранители и PTC-, NTC-термисторы. В этой статье мы затронем NTC-термисторы компании Thinking Electronic в качестве ограничителей пусковых токов. Читатель может задастся вопросом: для чего это необходимо? Ответ прост.

При коммутации реактивных нагрузок в цепях питания возникают кратковременные броски тока, сила которого пропорциональна "реактивности" нагрузки, т.е. величинам ее собственной емкости и индуктивности. В результате эти токи могут на несколько порядков превышать максимальный длительный рабочий ток нагрузки. Это обстоятельство предъявляет повышенные требования к характеристикам РЭА, приводит к преждевременному старению изоляции и поломке оборудования, а также повышает пожароопасность его использования. В качестве примера можно привести искрение контактов вилки и розетки при подключении импульсного источника питания к силовой сети.

Для ограничения пусковых токов идеально подходят NTC-термисторы с большой рассеиваемой мощностью. В отличие от предохранителей они имеют высокое начальное сопротивление и поэтому уже с момента включения нагрузки в цепь ограничивают ток. Предохранитель же не в состоянии ограничить этот ток из-за своего низкого начального сопротивления, а это приводит к пропусканию в нагрузку практически всей энергии коммутационного импульса тока. После прогрева NTC-термистора его сопротивление снижается до величины характерной для обычных предохранителей. Эти компоненты можно рекомендовать для ограничения пусковых токов в импульсных источниках питания, электродвигателях, силовых трансформаторах, электронных балластах и т.п.

Один из вариантов включения NTC-термистора для защиты выпрямителя тока показан на рис. 3.
В заключении хотелось бы отметить, что рассмотренные компоненты могут применяться как отдельно, так и в комплексе с другими методами и компонентами защиты для увеличения надежности и безопасности разрабатываемой РЭА. Спектр продукции компании Thinking Electronic не ограничивается описанными в настоящей статье элементами. В свое время мы обсудим и другую продукцию компании. Все технические вопросы и заявки на заказ образцов принимаются по адресу: info@konkurel.ru