力特：保護(hù)電路設(shè)計(jì)不可妥協(xié)

電路保護(hù)的概念大概是從在電路設(shè)計(jì)中引入保險(xiǎn)絲開始，成立于 1927 年力特（Littelfuse），第一款產(chǎn)品就是小型快熔保險(xiǎn)絲。不僅名字里面包含了保險(xiǎn)絲，延續(xù)了近一個(gè)世紀(jì)的這家公司如今的主營業(yè)務(wù)仍然是電路保護(hù)，就像力特中國及香港地區(qū)銷售總監(jiān)查勇所說:“90 年來我們只做了一件事情，即專注于電路保護(hù)?！?/p>

重點(diǎn)展示兩個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用

據(jù)查勇介紹，在 2016 年慕尼黑電子展上，力特重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

Littelfuse中國及香港地區(qū)銷售總監(jiān)查勇

第一個(gè)應(yīng)用是力特針對(duì)傳統(tǒng)汽車與電動(dòng)汽車的保護(hù)方案?！半妱?dòng)汽車的安全防護(hù)是一個(gè)新興領(lǐng)域，也是大家討論的熱點(diǎn)。力特在這次展會(huì)上展示了與很多大客戶的合作方案，這些方案經(jīng)過多年的實(shí)用考驗(yàn)，被證明是非?？煽康姆桨浮！?查勇表示，作為汽車保險(xiǎn)絲的發(fā)明者，力特從 1960 年以來一直致力于提升汽車電子系統(tǒng)的安全防護(hù)級(jí)別。如今的汽車電子發(fā)展日新月異，不同子系統(tǒng)的輸入輸出接口都需要保護(hù)電路，力特的汽車保護(hù)產(chǎn)品也從汽車保險(xiǎn)絲擴(kuò)展到了包括瞬態(tài)抑制二極管、壓敏電阻等完整的板級(jí)電路保護(hù)方案。

第二個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是特殊應(yīng)用環(huán)境下的電路保護(hù)。特殊應(yīng)用環(huán)境是指包括石化、煤礦、油井等易燃易爆環(huán)境，在這樣的應(yīng)用環(huán)境，電路保護(hù)的可靠性至關(guān)重要。力特在這一領(lǐng)域有非常深入的研究，提供的針對(duì)油氣生產(chǎn)環(huán)境的安全管滿足了特殊應(yīng)用環(huán)境對(duì)于安全產(chǎn)品參數(shù)的特殊需求。

保護(hù)電路失效的兩種模式

無論是家電還是工業(yè)設(shè)備，無論是手機(jī)還是電動(dòng)汽車，有電路的地方，就有保護(hù)器件存在?！安患颖Ｗo(hù)器件，手機(jī)照樣可以打電話，但可靠性會(huì)大幅降低,”力特應(yīng)用技術(shù)助理經(jīng)理李曉輝這樣解釋保護(hù)器件的作用。業(yè)界因?yàn)樵诒Ｗo(hù)電路方面疏忽而導(dǎo)致的召回或巨額賠償?shù)陌咐榈囟际?，所以加保護(hù)電路之于商業(yè)產(chǎn)品恰如買保險(xiǎn)，目的都是為了鎖定風(fēng)險(xiǎn)，正常狀況并不希望保護(hù)電路動(dòng)作，因?yàn)閷?duì)于多數(shù)一次性保護(hù)器件來說，起作用往往意味著該保護(hù)器件已經(jīng)失效。

Littelfuse應(yīng)用技術(shù)助理經(jīng)理李曉輝

保護(hù)電路主要分兩類，一類是過流保護(hù)，一類是過壓保護(hù)?！斑^流保護(hù)通常采用一次性的保險(xiǎn)絲，這種一次性熔斷保護(hù)最安全可靠，把電路切斷以后，被保護(hù)電路就不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成任何風(fēng)險(xiǎn)，” 李曉輝說道，但他表示在電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)中，一次性熔斷的保險(xiǎn)絲就并不適合。如果一個(gè)瞬態(tài)脈沖出現(xiàn)，保險(xiǎn)絲熔斷導(dǎo)致動(dòng)力輸出被切開，這對(duì)行駛中的汽車來說是非常危險(xiǎn)的場(chǎng)景，所以針對(duì)電動(dòng)汽車，力特提供可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，瞬態(tài)脈沖出現(xiàn)時(shí)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲短時(shí)間切斷電路，等脈沖過去以后再恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。

“過壓保護(hù)器件大部分失效模式是短路，短路失效對(duì)被保護(hù)電路會(huì)產(chǎn)生非常大的風(fēng)險(xiǎn)?？蛻舳枷ＭＪ绞前踩?，相比開路失效，短路失效的風(fēng)險(xiǎn)更大，所以一般我們不會(huì)允許出現(xiàn)這種狀況?！崩顣暂x強(qiáng)調(diào)電路保護(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，力特幾十年的安全防護(hù)經(jīng)驗(yàn)會(huì)給客戶提供最全面的參考設(shè)計(jì)。例如對(duì)易于出現(xiàn)短路失效的部分，力特會(huì)建議加入主動(dòng)保護(hù)電路，監(jiān)測(cè)電路運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)被保護(hù)器件被擊穿出現(xiàn)短路失效時(shí)，可以主動(dòng)切斷電路，以保證整個(gè)產(chǎn)品的安全。

保護(hù)電路設(shè)計(jì)不可妥協(xié)

電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也推動(dòng)了保護(hù)電路器件的不斷發(fā)展。在過流保護(hù)方面，力特有保險(xiǎn)絲與 PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻，Positive Temperature Coefficient）；在過壓保護(hù)方面，力特提供瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管、瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列以、泄流性保護(hù)器件 SIDACtor 器件、氣體放電管（Gas Discharge Tubes，簡(jiǎn)稱 GDT）、防靜電二極管與壓敏電阻等。

李曉輝重點(diǎn)介紹了 SIDACtor 的優(yōu)點(diǎn)，他認(rèn)為以往的設(shè)計(jì)人員對(duì)于 TVS 管等嵌位型保護(hù)器件非常熟悉，但對(duì)于 SIDACtor 這種泄流性保護(hù)器件使用不多。相比 TVS 管這種嵌位型保護(hù)器件，泄流性保護(hù)器件有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如，SIDACtor 的抗浪涌能力更強(qiáng)，目前最高等級(jí)的 SIDACtor 5kA 系列，導(dǎo)通時(shí)在十納秒時(shí)間之內(nèi)就可以旁路 5000A 的電流，泄流能力驚人。此外，SIDACtor 的殘壓比 TVS 管更低，因此對(duì)于被保護(hù)電路的影響更小。

雖然摩爾定律走在失效的邊緣，但整個(gè)電子行業(yè)對(duì)于降低成本的追求還看不到盡頭。對(duì)于保護(hù)電路來說，是不是也會(huì)遇到成本壓力，甚至在設(shè)計(jì)中通過“偷”安全設(shè)計(jì)來降低成本呢？對(duì)于這種傾向，李曉輝認(rèn)為非常危險(xiǎn)，這違背了加入保護(hù)電路的初衷，絕不鼓勵(lì)設(shè)計(jì)人員通過降低安全標(biāo)準(zhǔn)來節(jié)省成本。

“新能源汽車電池系統(tǒng)的保護(hù)電路如果出現(xiàn)短路失效會(huì)很可怕，任何系統(tǒng)的核心模塊不工作也會(huì)造成風(fēng)險(xiǎn)。要最大限度降低風(fēng)險(xiǎn)，必須提高保護(hù)等級(jí)，”李曉輝說道，以電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)為例，每一組電池都要有獨(dú)立的保護(hù)電路，“不能因?yàn)橐唤M電池是備用或者使用頻率低就降低保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，我們不建議這樣做，我們會(huì)要求客戶選擇合適的器件?！?/p>

李曉輝建議客戶在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)把應(yīng)用場(chǎng)景的各種安全風(fēng)險(xiǎn)考慮進(jìn)去，而且在保護(hù)電路設(shè)計(jì)方面要排除成本等其他因素的干擾。工業(yè)設(shè)備與汽車電子等對(duì)可靠性要求極高的產(chǎn)品自不必說，消費(fèi)類產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)問題對(duì)于企業(yè)帶來的風(fēng)險(xiǎn)一點(diǎn)也不小?！霸谶x型與設(shè)計(jì)方面遺漏某些因素，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果！”李曉輝鄭重告誡。