Dalam sistem elektronik perindustrian dan automotif moden, teknologi perlindungan litar memainkan peranan penting. Apabila penyepaduan dan kerumitan peranti terus meningkat, isu seperti arus lebih, voltan berlebihan, nyahcas elektrostatik (ESD) dan gangguan elektromagnet (EMI) telah menjadi lebih ketara. Pemilihan komponen perlindungan litar yang betul boleh memanjangkan jangka hayat peranti dengan berkesan dan memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan sistem.

Apakah Perlindungan Litar?

Perlindungan litar merujuk kepada langkah-langkah yang diambil untuk melindungi peranti elektronik atau sistem kuasa daripada kerosakan yang tidak dapat dipulihkan yang disebabkan oleh vol yang tidak normaltage, arus lebih, litar pintas, lonjakan, dsb. Secara ringkas, perlindungan litar bertindak sebagai "pengawal keselamatan" peranti elektronik. Melalui pelbagai komponen atau penyelesaian, ia membimbing dan menyerap keabnormalan litar untuk mengelakkan kerosakan pada komponen kritikal. Komponen perlindungan litar biasa termasuk, tetapi tidak terhad kepada:

Varistor Oksida Logam (MOV)

Menyerap lonjakan voltan berlebihan untuk mengelakkan komponen sensitif daripada rosak.

Diod Penindasan Voltan Sementara (TVS)

Bertindak balas dengan cepat terhadap lonjakan voltan, melindungi litar daripada lonjakan sementara.

Tiub Pelepasan Gas (GDT)

Terkenal dengan toleransi lonjakan yang tinggi, biasanya digunakan dalam peranti komunikasi dan perlindungan kuasa industri.

Fius Pekali Suhu Positif Polimer (PPTC)

Memotong litar semasa arus lebih dan pulih secara automatik selepas kerosakan dibersihkan.

Keperluan Khas untuk Aplikasi Perindustrian dan Automotif

Dalam persekitaran perindustrian, peralatan perlu menahan keadaan yang teruk seperti suhu tinggi, kelembapan, habuk dan getaran. Oleh itu, komponen perlindungan perlu mempunyai ciri-ciri seperti rintangan suhu tinggi, toleransi voltan tinggi, dan jangka hayat yang panjang. Dalam aplikasi automotif, komponen elektronik mesti memenuhi piawaian AEC-Q dan mesti tahan terhadap kejutan, getaran dan julat suhu yang luas (biasanya dari -40°C hingga 125°C).

Komponen Perlindungan Litar Biasa dan Aplikasinya

Berikut ialah beberapa komponen perlindungan litar biasa:

Varistor Oksida Logam (MOV)

MOV biasanya digunakan untuk perlindungan voltan berlebihan dalam litar elektronik. Apabila voltan berlebihan berlaku, MOV mengehadkan voltan ke tahap tertentu melalui ciri tak linearnya, mencegah kerosakan pada komponen lain. MOV digunakan secara meluas dalam litar AC.

Rajah 3-1: Vlistor Oksida Logam, 385V

Tiub Pelepasan Kaca

Tiub nyahcas kaca menggabungkan kelebihan tiub nyahcas gas seramik sambil memenuhi keperluan voltan pecahan DC yang lebih tinggi. Ia mempunyai voltan pengaliran yang rendah dan arus nyahcas yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk persekitaran perlindungan kilat yang keras. Ia digunakan secara meluas dalam peralatan automotif dan komunikasi.

Diod Penindasan Voltan Sementara (Diod TVS)

Diod TVS memainkan peranan penting dalam perlindungan litar, terutamanya dalam melindungi komponen sensitif. Kelajuan tindak balas mereka sangat pantas (dalam julat picosaat), membolehkan mereka memotong voltan berlebihan dengan cepat. Akibatnya, ia sering digunakan untuk perlindungan port I/O dalam aplikasi penghantaran data kritikal.

Tiub Pelepasan Gas Seramik

Tiub pelepasan gas seramik adalah salah satu jenis peranti perlindungan lonjakan yang paling biasa digunakan. Mereka memainkan peranan penting dalam bekalan kuasa DC dan perlindungan lonjakan isyarat. Strukturnya mempunyai kapasiti pembawa arus yang besar, kapasitansi kecil antara peringkat, dan rintangan penebat yang tinggi, yang dengan cepat dapat melindungi litar daripada kerosakan sekiranya berlaku kilat atau lonjakan lain.

Rajah 3-4: Tiub Pelepasan Gas Seramik

Fius Pekali Suhu Positif Polimer (PPTC)

Fius PPTC menggunakan bahan polimer yang cepat meningkatkan rintangan apabila arus berlebihan berlaku, sekali gus melindungi litar. Sebaik sahaja arus berlebihan dibersihkan, fius kembali kepada keadaan rintangan rendah awalnya, mengelakkan keperluan untuk penggantian fius yang kerap.

Pertimbangan Reka Bentuk untuk Perlindungan Litar dalam Aplikasi Praktikal

Pilih Jenis Komponen yang Betul:

Pilih komponen dengan kelajuan tindak balas yang sesuai dan keupayaan pengendalian tenaga berdasarkan senario aplikasi tertentu dan keperluan perlindungan.

Pertimbangkan faktor Persekitaran:

Dalam persekitaran perindustrian dan automotif, pertimbangkan kesan keadaan luaran seperti suhu, kelembapan, dan kejutan mekanikal terhadap prestasi komponen.

Memenuhi piawaian industri:

Komponen automotif mesti mematuhi piawaian AEC-Q100 atau AEC-Q200, manakala komponen industri perlu menjalani pensijilan kebolehpercayaan tinggi yang berkaitan.

Reka Bentuk Rantaian Perlindungan:

Gunakan gabungan berbilang komponen perlindungan untuk membentuk rantaian perlindungan berlapis, meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem.

Trend Masa Depan: Penyelesaian Pintar dan Bersepadu

Dengan perkembangan pesat Industri 4.0 dan elektronik automotif, teknologi perlindungan litar terus berkembang. Di satu pihak, komponen perlindungan pintar telah muncul, menyepadukan fungsi diagnostik untuk memantau status litar dalam masa nyata dan memberikan maklum balas. Sebaliknya, penyelesaian perlindungan yang sangat bersepadu semakin mendapat daya tarikan. Penyelesaian cip tunggal yang menyepadukan pelbagai fungsi perlindungan mengurangkan kerumitan reka bentuk litar dan menjimatkan ruang PCB. Tambahan pula, reka bentuk mampan menjadi trend, dengan tumpuan untuk meningkatkan ketahanan dan kecekapan tenaga komponen perlindungan untuk mengurangkan kekerapan penggantian dan menyokong reka bentuk elektronik hijau.

Kesimpulannya

Teknologi perlindungan litar adalah asas untuk memastikan operasi sistem perindustrian dan automotif yang stabil. Dengan berhati-hati memilih komponen perlindungan yang sesuai dan mereka bentuk litar perlindungan yang berkesan, keselamatan dan kebolehpercayaan sistem boleh dipertingkatkan dengan ketara. Apabila persekitaran aplikasi menjadi semakin kompleks, teknologi perlindungan litar masa depan akan terus berkembang ke arah kecerdasan dan integrasi yang lebih besar, memberikan sokongan yang kukuh untuk pelbagai bidang aplikasi yang lebih luas.