被誤用的保護器件

以前公司小的時候,硬件開發工程師經驗也不高,基本上產品是在裸奔,沒有加任何防護。現在公司大了,工程師有了點經驗了,卻出現了另一種誤用保護器件的情況。最近評審了一個原理圖,這僅就保護器件來看看有哪些誤用。

       1、TVS管的誤用
      上圖是一個USB口的防護電路,這個電路中首先誤用的就是TVS管。TVS管作爲一種防護器件被廣泛應用於防止過電壓保護。此處的的設計思想也是想用TVS管來作爲放靜電的一種器件。但是這裏用錯了。
      此處設計要求爲使用USB2.0作爲設備配置口用。對於USB2.0而言其傳輸速率爲480Mbps。通訊速率是比較高的。而TVS中除了要考慮動作電壓外,在通訊中使用時還需要考慮結電容。SMBJ6.0CA的結電容高達上千pf,這麼高的結電容在兆級通訊中會嚴重影響通訊。因此不能使用SMBJ6.0CA這種TVS管。其實SMB6.0CA是一種中等功率的TVS管,一般用作設備末端的防雷,放浪涌。放靜電其實並不需要600W這麼大的TVS管。正確的方法爲使用專用的USB防護器件,比如:使用SEMTECH的RCLamp3624T.就可以滿足USB2.0的保護,其結電容不到1pf,以用到2GHz。
     2、磁珠的誤用
      還是看上面的那個USB口的防護電路圖。在TVS後面還有2個磁珠。磁珠主要用於抑制高頻干擾。但是當看到這個磁珠時,我們需要問設計者,這2個磁珠是什麼型號的,得知型號後,發現這兩個磁珠的諧振頻率爲100MHz。那麼在USB2.0的480Mbs通訊時,這兩個磁珠已經不再適用了。磁珠不是加了一定好,磁珠要根據要抑制的頻率選擇,其諧振頻率一定要高於至少5倍工作頻率。在這個基礎上再看阻抗等參數。
      3、電感
   說完磁珠說電感,電感最常見的誤用就是不分功率電感和信號電感。在該使用功率電感的地方用了信號電感。原因是信號電感的體積小。需要知道的是,信號電感的通流量要遠遠小於功率電感。用錯了會燒電感的。
      4、電容
      電容常常用作接口旁路干擾用。但是最常見的電容誤用就是,本來改用安規電容的地方用了非安規電容。特別是現在產品越來越小型化了,PCB上的空間越來越珍貴。於是有人就用高壓陶瓷電容去代替安規電容。這樣做可以省成本和空間。但是存在一定風險。畢竟高壓陶瓷電容不是安規電容,其可靠性和失效模式上是不同的。從可靠性角度上講,凡是用於對外接口旁路干擾的電容,都應該該用安規電容。一般非安規的電容的失效模式是短路。
     5、隔離變壓器

       圖中H102爲網絡隔離變壓器,這個變壓器的誤用就在於接地。本來隔離變壓器是用於隔離系統和傳輸線的。現在變壓器兩側的地是一個地,結果就是高頻干擾仍然可以通過這個共地的途徑進入系統。所以隔離變壓器的作用就大打折扣了。
      從上面這些誤用的情況可以看出,部分研發工程師對器件並沒有吃透基本參數,對原理圖的設計,很多時候停留在隆Demo板的基礎上。要知道Demo板一般是不加保護器件的。一旦脫離了這些參考,由於缺乏對元器件的深入理解,就造容易造成了這種誤用。不過公司規模上來了,元器件使用正確性評審,部分工作也可以讓元器件工程師承擔了。這樣也就可以減少誤用元器件的可能性。
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