PCBA保护电路设计.pdf

PCBA保护电路设计

一、电路保护从元器件选型开始

电路保护元器件通常包括过压保护器件和过流保护器件两种，工程师

需要针对各种元器件的特点和不同的应用类型进行选择。电子产品

中，印制电路板的密度不断提高，半导体元件和集成电路的工作电压

不断降低，生产商就运用表面贴装技术、片式多层陶瓷技术、阵列技

术等新技术开发小尺寸、满足小电压大电流电路保护需求的产品；可

以预见，未来电子电力技术不断发展，国内外电路保护元器件生产商

将继续大力研发新产品、新技术，为各个应用领域提供合适的、安全

的电路保护元器件。

选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键，涉

及到电路保护器件的选型，我们就必须要知道各电路保护器件的作

用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护

电路的正常行为，此外，还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重

复性或非重复性的不稳定行为，进行多次模拟测试，从而实现电路防

护方案的可靠性和实用性。

二、电路保护器件的选择技巧

面对ESD、过压、浪涌、过热等现象带来的巨大危害性，最新的电

路保护器件除了需要关注伏安特性、保护级别等因素之外，还要考虑

其他很多问题。比如电子设备越来越轻薄，为了符合尺寸的限制并在

更小的占位面积中提供电路保护，保护器件制造商需要开发出尺寸更

小的元器件，这就需要厂商不断提高元器件的能量密度，当电子设备

接口速率不断提升，为保证信号完整性就必须考虑保护器件电容的大

小，保护方案必须紧随接口发展的趋势，确保接口的可靠性，同时还

得保证保护元器件的耐冲击次数、抗震、防潮等因素。

三、过流、过压保护器件的特性

保护器件虽然种类繁多，从功能上讲可以分为过流保护和过压保护。

最重要的过流保护器件是熔断器，也叫保险丝。它一般串联在电路中，

要求其电阻要小（功耗小），当电路正常工作时，它只相当于一根导

线，能够长时间稳定的导通电路，由于电源或外部干扰而发生电流波

动时，也应能承受一定范围的过载，只有当电路中出现较大的过载电

流(故障或短路)时，熔断器才会动作，通过断开电流来保护电路的安

全，以避免产品烧毁的危险。

在熔断器分断电路的过程中,由于电路电压的存在,在熔体断开的瞬间

会发生电弧,高质量的熔断器应该尽量避免这种飞弧;在分断电路后,

熔断器应能耐受加在两端的电路电压.熔断器受脉冲损伤会逐步降低

承受脉冲的能力,选用时需要考虑必要的安全余量;这个安全余量是指

熔断器的总熔断(动作)时间，它是预飞弧时间和飞弧时间之和。

所以在选择的时候需要留意它的熔断特性和额定电流这个基本条件；

另外安装时要考虑熔断器周边的环境，熔断器只有达到本身的熔化热

能值的时候才会熔断，如果是在环境较冷的状况下，它的熔断时间会

变化，这是使用时必须留意的。

四、EMC测试要点

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在电磁环境中性能不降级的状

态。EMC，一方面要求系统内没有严重的干扰源即设备在正常运行

过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，另一方面要

求设备或系统自身有较好的抗电磁干扰性即器具对所在环境中存在

的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。

EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部份：

1、EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不

利于其它系统的电磁噪声。

2、EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的

能力。

五、如何消除电磁干扰？

电磁干扰，是指电子设备自身工作过程中，产生的电磁波，对外发射，

从而对设备其它部分或外部其它设备造成干扰。系统要发生电磁兼容

性问题即电磁干扰,必须具备三个因素,就是电磁干扰源、耦合途径、

敏感设备。所以,在解决电磁干扰问题时,要从这三个因素人手,对症下

药,消除其中某一个因素,就能解决电磁兼容问题。常用的有效的方法

有:接地技术、屏蔽技术、滤波技术。

1、接地技术

接地技术可以分为工作接地、防雷接地和保护接地。

工作接地就是在低压交流电网中就是将三相电源中的中性点直接接

地。

在通信局（站）中，通常有两种防雷接地:一种是为保护建筑物或天

线不受雷击而专设的避雷针防雷接地装置，这是由建筑部门设计安装

的，另一种是为了防止雷击过电压对通信设备或电源设备的破坏需安

装避雷器而埋设的防雷接地装置。

保护接地就是将受电设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳

部分与接地装置作良好的电气连接。

2、屏蔽技术

电路中的电磁屏蔽技术主要是在共同的电磁环境中进行生存，通过运

用电磁干扰抑制技术