Применение компонентов Epcos - компоненты защиты

Автор: Д-Р МАРИТА ТЖАРКС-СОБХАНИ

Электроника вошла в нашу повседневную жизнь и все больше определя­ет эффективность и конкурентоспособность компаний и продукции по всему миру. Но она является благом только до тех пор, пока электрон­ное оборудование работает надежно и безопасно. Компания ЕРСOS предлагает необходимые компоненты защиты для каждого применения.

Каждый год выход из строя электрического и электронного оборудования из-за несоответ­ствующей защиты приносит убытки на миллиарды долларов. Наибольшую опасность представляют чрезмерно высокие температуры, напряжение и ток. Последствия такого воздействия — от раздражаю­щих сбоев в игровой электронике, возникновения серьезных экономических потерь из-за остановки промышленного предприятия до аварий, которые представляют угрозу для жизни человека.

Срок службы оборудования сокращается при его работе вблизи или свыше верхнего предела тем­пературы. Броски напряжения и превышение темпе­ратуры могут также вызывать преждевременный выход из строя интегральных схем. Системы обра­ботки данных особенно подвержены подобному воз­действию. Следовательно, защита электронного оборудования является критически важным требо­ванием рынка и, в то же время, обязательством по отношению к потребителям. Чтобы всегда пред­лагать наиболее надежные и экономичные решения на мировом рынке, необходимы годы опыта, соот­ветствующая квалификация и инновационные усилия. И компания ЕРСOS имеет то, что она заслужи­вает: показатели продаж и проводимые исследова­ния предпочтений потребителей подтверждают, что она является лидером мирового рынка в области за­щитных компонентов для электроники, таких как га­зонаполненные разрядники для защиты от перенап­ряжений, термисторы и варисторы

.

Газонаполненные разрядники для защиты от перенапряжений

Компания ЕРСOS является единственным в мире поставщиком, который предлагает широкий ассор­тимент разрядников от маломощных до сверхмощ­ных типов (70 В...5кВ/0.5...60кА), имеющих техни­ческую аттестацию практически от всех операторов электроэнергетической сети.

Разрядники в основном используются для защи­ты абонентских линий, оборудования систем связи и обработки данных, а также линий питания пере­менного тока. Огромным преимуществом разряд­ников является их большой запас перегрузочной способности по току. Другими положительными характеристиками разрядников являются их чрезвы­чайно низкая собственная емкость, составляющая менее 2 пФ, и малый ток утечки, составляющий менее 10 нА. Эти цифры справедливы также и при высоких температурах, поэтому газонапол­ненные разрядники для защиты от перенапряжений практически не оказывают влияния на работу систе­мы и могут использоваться на линиях передачи данных, работающих на самых высоких скоростях. При применении новых технологий передачи, таких как DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонент­ская линия), которые требуют еще более высокого уровня защиты для сетей связи, эти разрядники обеспечивают высокую перегрузочную способность по току разряда (2.5...40 кА), низкое импульсное напряжение пробоя (менее 450 В) и чрезвычайно низкую собственную емкость (около 1 пФ) одновре­менно с высоким сопротивлением изоляции (более 1 ГОм).

Объединение газонаполненных разрядников для защиты от перенапряжений и варисторов обеспечивает оптимальную защиту для телекомму­никационного оборудования на центральных теле­фонных станциях и абонентских линиях. Этот гиб­ридный компонент, сочетающий высокую нагрузочную способность по току, присущую газо­вым разрядникам, с высоким быстродействием, свойственным варистору, надежно ограничивает пе­реходные напряжения до приемлемых значений ни­же 350 В (при скорости нарастания напряжения dv/dt, равной 1 кВ/мкс) и защищает от токов перег­рузки вплоть до 20 кА (форма импульса 8/20 мкс) или 1000 А (форма импульса 10/1000 мкс).

Гибридный прибор также обеспечивает надеж­ную защиту от бросков напряжения на линиях элект­ропитания. Варисторы подключаются последова­тельно и ограничивают ток, протекающий через разрядники для защиты от перенапряжений, который в противном случае достигал бы неприем­лемо высоких значений из-за низкого внутреннего сопротивления линии электропитания. В результате два компонента защиты идеально дополняют друг друга. Кроме того, такой гибридный компонент за­нимает меньше пространства, чем решения на диск­ретных компонентах. Компания EPCOS также пред­лагает несколько типов разрядников, выпускаемых в корпусах для поверхностного монтажа (SMD).

NTC-термисторы

Термисторы используются в качестве датчиков температуры, а также для защиты и переключения. NTC-термисторы (термисторы с отрицательным температурным коэффициентом) защищают от бросков тока в любом оборудовании, содержащем импульсные источники питания (SMPS). Эти огра­ничители пускового тока могут выполнять все функ­ции постоянных резисторов, а также значительно снижать потребление мощности оборудования, в котором они используются. Кроме того, они легче, более компактные и подходят для автоматического размещения.

NTC-термисторы, в основном, применяются в им­пульсных источниках питания для компьютеров и пе­риферийных устройств, аппаратуре игровой элект­роники, флюоресцентных лампах и балластах для мощных газоразрядных ламп. NTC-термисторы за­щищают компоненты, подключенные последова­тельно, например, диоды и переключатели, а также обеспечивают плавный запуск электродвигателей, работающих при постоянных токах до 20 А.

Широкий ассортимент NTC-термисторов с раз­личными размерами дисков и значениями сопро­тивления позволяет обеспечить оптимальный под­бор термисторов для конкретного применения. Этот ассортимент включает как дисковые термисторы с диаметром 8.5 мм и максимальной рассеиваемой мощностью 1.4 Вт при 25°С , так и термисторы с ди­аметром 26 мм и максимальной рассеиваемой мощ­ностью вплоть до 6.7 Вт. Диапазон сопротивлений составляет от 1 до 80 Ом, а максимально-допусти­мые токи — от 1.3 до 20 А. NTC-термисторы могут использоваться как в цепях переменного, так и пос­тоянного тока при напряжениях вплоть до 265 В.

NTC-датчики также контролируют внутреннюю температуру в высокопроизводительных приводах. NTC-термистор располагается на плате управления. Если температура превышает оговоренное макси­мально-допустимое значение, которое обычно составляет 55°С, он может подключить вентилятор охлаждения, снизить скорость работы накопителя на жестких дисках или даже произвести его полное отключение. Высокоточные NTC-термисторы ком­пании EPCOS с допуском до ±0.2 К в диапазоне температур от 0 до 70°С обеспечивают точный конт­роль температуры. Их точность задается при помо­щи параметра В, который определяет крутизну характеристики R(T) (зависимость сопротивления от температуры), а также допуск по сопротивлению и дрейф сопротивления после пайки. Компания EPCOS предлагает термисторы, имеющие разброс значения коэффициента В ±5% при дрейфе сопро­тивления после пайки менее 1%.

NТС-термисторы обеспечивают двой­ную защиту. Напри­мер, в электродвига­телях или источниках питания они исполь­зуются в качестве датчиков температу­ры, которые своевре­менно предупрежда­ют о критичных тем­пературах и защища­ют оборудование от перегрева. В каче­стве ограничителей пускового тока они предотвращают об­рыв предохранителей и защищают нагрузки.

NТС-термисторы компании ЕРСOS выпускаются в широком ассортименте размеров, из различных ма­териалов и с различным исполнением выводов.

РТС-термисторы

РТС-термисторы (термисторы с положительным температурным коэффициентом) защищают обору­дование от перегрузки по току и чрезмерного повы­шения температуры. Их уникальное свойство состо­ит в том, что в холодном состоянии они имеют низкое сопротивление, а при разогреве их сопро­тивление резко возрастает. РТС-термистор подклю­чается последовательно с нагрузкой. Когда чрез­мерный ток протекает через РТС-термистор, его сопротивление резко возрастает, ограничивая ток до безопасного уровня. РТС-термисторы имеют преимущество перед обычными предохранителями, поскольку обладают способностью восстанавливать свое первоначальное состояние. Как только неисп­равность устраняется, они охлаждаются, их сопро­тивление падает и они полностью восстанавливают свои защитные функции без необходимости заме­ны. Небольшие электрические моторы, карты телефонных линий, выходные каскады небольших усилителей и многие другие нагрузки, таким обра­зом, могут быть экономично защищены от пере­грузки по току.

Устройство защиты телекоммуникационной пары (Теlесоm Раiг Ргоtестог — ТТР) представляет собой новейший модуль компании ЕРСОS для за­щиты абонентских линий, содержащий два РТС-тер­мистора в общем 4-выводном корпусе. Он может ус­танавливаться методом поверхностного монтажа и позволяет сэкономить до 40% пространства по сравнению с обычными решениями. Два термистора в одном корпусе предоставляют дополнительные преимущества с точки зрения стоимости и размещения компонентов. Электрическая прочность изоляции между двумя дисками термисторов составля­ет более 3000 В. Кроме того, два РТС-термистора согласованы по сопротивлению, что обеспечивает симметрию линий связи. В ТТР могут применяться различные дисковые РТС-термисторы, таким обра­зом, обеспечивается широкий диапазон сопротив­лений.

РТС-термисторы для тепловой защиты ис­пользуются в электрических двигателях, трансфор­маторах и многих других приложениях, в которых высокие температуры представляют опасность для компонентов или пользователей. Миниатюризация источников питания приводит к необходимости ре­гулирования температуры. Для таких применений компания ЕРСОS предлагает РТС-термисторы для поверхностного монтажа. Если предел температу­ры превышается, сопротивление РТС-термистора резко возрастает. В результате падение напряжения на термисторе уменьшает выходное напряжение, эффективно защищая источник питания от перегре­ва. РТС-термисторы компании ЕРСОS для тепловой защиты выпускаются также и в выводных корпусах (с проволочными выводами и выводами под винт).

Варисторы

Компания ЕРСОS является одним из немногих поставщиков во всем мире, который предлагает полный ассортимент варисторов в виде дисков с ра­диальными выводами, блочных варисторов, варис­торов с ленточными выводами и мощных варисто­ров, а также варисторов для поверхностного монтажа (SМD). Варисторы являются универсаль­ными компонентами: они применяются в автомо­бильной, бытовой и промышленной электронике, в медицинской технике и мобильной связи. Варисто­ры защищают от перенапряжений, которые могут быть вызваны как внутренними причинами, напри­мер, переключением индуктивных нагрузок или иск­рением, так и внешними воздействиями, такими как разряды молний, сильные электромагнитные поля или контакт после электростатического заряда.

Дисковые варисторы защищают импульсные источники питания и другие чувствительные нагруз­ки от бросков напряжения на входе. Дисковые ва­ристоры, в основном, используются в бытовой тех­нике, игровой и промышленной электронике. Они подключаются параллельно с защищаемой элект­ронной схемой и в случае возрастания напряжения образуют шунт с низким сопротивлением. Это пре­дотвращает дальнейшее увеличение напряжения и повреждение нагрузки. Дисковые варисторы отли­чаются высоким поглощением энергии, вплоть до 410 Дж. Их перегрузочная способность по току при форме импульса 8/20 мкс составляет в зависимос­ти от диаметра диска от 0.4 до 12 кА, и они могут выдерживать напряжения от 11 до 1100 В (RМS). Дисковые варисторы имеют низкие токи утечки, ко­торые остаются неизменными в течение длительного периода, обеспечивая, таким образом, продол­жительный срок службы и высокую надежность.

Для применений, требующих еще более высокой перегрузочной способности по току, компания ЕРСОS предлагает серию АdvаnсеD/SuреriоR дисковых варисторов, которые имеют те же разме­ры, что и стандартные диски, но могут поглощать то­ки перегрузки, величина которых больше на 45% (например, S07к150 StаndаrdD — 1200 А, серия АdvаnсеD - 1750 А при форме импульса 8/20 мкс). Поскольку обе серии имеют то же расстояние между выводами, варисторы АdvапсеD могут заме­нить компоненты StаndаrdD без необходимости из­менения разводки печатной платы или конструкции схемы.

Специальные варисторы телекоммуникаци­онного и автомобильного назначения могут вы­держивать большие пусковые токи, поглощать боль­шое количество энергии, особенно при аварийном отключении нагрузки, и работать при температурах вплоть до 125°С.

Новой разработкой компании ЕРСОS являются варисторы серии ЕnеrgеtiQ, которые имеют квадратную, а не круглую форму. Эта конструкция обеспечивает максимальную защиту от тока перег­рузки при минимуме занимаемого пространства. Диапазон номинальных напряжений варисторов ЕnеrgеtiQ — от 130 до 680 В. Они идеальны для при­менения в миниатюрных устройствах или там, где очень важна габаритная высота (например, на полосковых линиях). Промышленные установки и уста­новки, находящиеся в зданиях, требуют защиты с еще более высоким уровнем ограничения по току перегрузки, например, для защиты от разрядов мол­ний. Для этой цели могут использоваться дисковые и ленточные варисторы, соединенные последова­тельно. Входной ток ограничивается ленточными варисторами серии L/LS 40. Уменьшенные токи, посту­пающие на линию, затем ограничиваются дисковыми варисторами. Ленточные варисторы се­рии L/LS 40 имеют более высокую перегрузочную способность по току, в частности 40 кА при форме импульса 8/20 мкс, и более высокую поглощающую способность вплоть до 550 Дж.

Компания ЕРСОS также предлагает широкий ассортимент мощных варисторов с диаметрами от 32 до 99 мм для фарфоровых или силиконовых разрядников и может поставлять необходимые типы этих варисторов для классов 1...5 в соответ­ствии со стандартом IЕС 60099-4.

Многослойные варисторы для поверхностного монтажа наиболее часто используются для защиты от электростатического разряда (ЕSD). Эти варисторы стали применяться по всему миру в качестве стандартных для ЕSD-защиты в мобиль­ной связи. Они выполняют все функции диода для подавления выбросов напряжения (Тгаnsient Vоltage Suppressor — ТVS) и имеют множество дополнительных преимуществ:

• Дальнейшая миниатюризация. Стандартная вер­сия варистора для поверхностного монтажа типо­размера 0603 является только третьей по размеру по сравнению с ТVS-диодами. Более того, функции фильтрации и защиты можно реализовать с по­мощью одного компонента, в результате общее ко­личество применяемых компонентов сокращается.
• Более низкая стоимость. Многослойные варисто­ры для поверхностного монтажа менее дороги, пос­кольку они являются двунаправленными компонен­тами. Для получения двунаправленной защиты с помощью ТVS-диодов необходимо использовать ли­бо два диода, либо соответственно больший по раз­мерам и более дорогой компонент, состоящий из двух элементов в одном корпусе.
• Меньшее время отклика. Благодаря уменьшенным размерам и многослойной конструкции, SMD-варисторы имеют более низкую паразитную индуктив­ность, что приводит к сокращению времени отклика до значения менее 0.5 не. Время отклика ТVS-дио­дов составляет от 0.8 до 3 мс.
• Экономия энергии. SMD-варисторы имеют суще­ственно более низкий ток утечки, чем диоды. Компа­ния ЕРСОS предлагает также версии с особенно низкими токами утечки, что очень важно для порта­тивной аппаратуры игровой электроники.
• Проще при использовании в разработках. SMD-ва­ристоры не подвержены влиянию окружающей температуры вплоть до 125°С, в то время как пара­метры ТVS-диодов ухудшаются при температуре свыше 25°С.
• Более легкая сборка. SMD-варисторы являются двунаправленными и симметричными компонента­ми, при автоматизированной установке которых нет необходимости обращать особое внимание на цоколевку, как при размещении диодов. Кроме того, ва­ристоры менее подвержены выходу из строя.

SMD-варисторы выпускаются в виде дискретных компонентов или матриц. В настоящее время ком­пания ЕРСОS предлагает варисторы типоразмеров 0403...2220.

Для рынка мобильных телефонов компания ЕРСOS разработала специальные многослойные варисторы, которые выполнены в корпусе типоразмера 0402 и осуществляют одновременно три функции: ЕSD-защиты в соответствии со стандартом IЕС 61000-1-4-2, Уровень 4 (контактное напряжение 8 кВ, грозовой разряд 15 кВ), ЕМС-фильтра для двухдиапазонных мобильных телефонов и подавления помех от несу­щей частоты, имеющей два конкретных значения — 1800 и 900 МГц. Еще один новый прибор в корпусе типоразмера 0402 — многослойный варистор с чрезвычайно низкой собственной емкостью, сос­тавляющей менее 3 пФ, который предназначен для использования в качестве антенного варистора с крайне низким вносимым затуханием в ВЧ диапазо­не. Кроме того, важным применением для данного варистора являются карманные компьютеры типа РDА и высокоскоростные линии передачи данных.

Помимо этой линии продукции, компания ЕРСОS разработала совершенно новую серию компонен­тов для защиты от импульсного перенапряжения — СеrаDiodes. Эти компоненты предназначены для современной аппаратуры бытовой электроники, где в некоторых случаях необходимо защищать от электростатического разряда более чем 80 интер­фейсов. Эта недорогая серия состоит из нескольких типов компонентов типоразмера 0603. Помимо этих дискретных компонентов, разрабатывается счетве­ренная матрица типоразмера 0612. Эти компоненты рассчитаны на напряжения от 5.6 до 22 В при емкос­тях от 2 до 470 пФ. Для обеспечения более надежной защиты от электростатического разряда вплоть до 25 кВ в системах, использующих высокоскоростные шины передачи данных, компания ЕРСОS разрабо­тала серию быстродействующих многослойных варисторов, имеющих низкую емкость и способных обеспечить высокий уровень ЕSD-защиты. Благода­ря своей низкой емкости эти варисторы предотвра­щают искажения сигналов на высокоскоростных ли­ниях передачи данных. Специальные типы варисторов были разработаны для эксплуатации при повышенных температурах вплоть до 150°С, например, для гибридных схем, расположенных близко к двигателю. Дополнительными преимуще­ствами данных компонентов являются их компакт­ные размеры, малое время отклика, составляющее менее 0.5 нc, и превосходная паяемость благодаря контактам, выполненным из Аg/Ni/Sn.

ЕМС-фильтры

Роль, выполняемая ЕМС-фильтрами в качестве защитных компонентов, становится все более важ­ной. Например, в промышленной электронике они защищают сети от помех, создаваемых преобразо­вателями и другим оборудованием, работающим на высоких частотах. Компания ЕРСОS предлагает не только самый большой в мире ассортимент ЕМС-компонентов, но также и полный набор услуг по обеспечению электромагнитной совместимости, включая услуги собственной аккредитованной ис­пытательной лаборатории. Кроме того, компания ЕРСОS работает вместе с 30 аккредитованными ис­пытательными центрами по всей Европе. В ближай­шем будущем это партнерство будет расширено до более чем 100 испытательных центров.

Заключение

Как крупнейший мировой поставщик защитных компо­нентов для электроники, компания ЕРСОS предлагает своим потребителям экономичные, надежные и иннова­ционные решения. Ассортимент компонентов для защи­ты включает:

• гибридные приборы (разрядник + варистор)
• ЕМС-фильтры на токи вплоть до 2500 А, предназначенные для всех типов сетей
• газонаполненные разрядники для защиты от перенапряжений
• NТС-термисторы, устройства защиты телекоммуникационной пары
• РТС-термисторы, в том числе для поверхностного монтажа
• дисковые варисторы с радиальными выводами, блочные варисторы, варисторы с ленточными выводами и мощные варисторы, варисторы серии АdvanсеD/SuperioR, специальные варисторы телекоммуникационного и автомобильного назначения, варисторы серии EnergetiQ
• SMD-варисторы, выполненные по многослойной технологии, специальные многослойные варисторы для мобильных телефонов, CeraDiodes, быстродействующие варисторы различных серий

http://epcos.com/products