PCBA 엔지니어는 회로를 보호하기 위해 어떤 방법을 자주 사용합니까?

보호 장치정전이나 기타 손상으로부터 회로와 장비를 보호하는 데 사용됩니다. 다음은 몇 가지 일반적인 유형의 보호 장치와 해당 설명입니다.

1. 다이오드

다이오드는 전류 흐름의 방향을 제어하는 ​​데 사용되는 전자 장치입니다. 회로에서는 역전류가 흐르는 것을 방지하거나 과전압으로부터 다른 장치를 보호하기 위해 다이오드가 자주 사용됩니다.

전압 조정기 또는 제너 다이오드라고도 알려진 전압 조정기 다이오드는 안정적인 전압 출력을 제공하는 데 사용되는 특별히 설계된 다이오드입니다.

전압 조정기 다이오드의 특성은 역항복 전압(제너 전압)입니다. 역방향 전압이 특정 항복 전압을 초과하면 전압 조정기 다이오드는 역방향 항복 상태로 들어가 전류를 전도합니다. 일반 다이오드에 비해 전압 조정기 다이오드는 역항복 영역에서 안정적인 전압을 유지하도록 세심하게 설계되었습니다.

전압 조정기 다이오드의 작동 원리는 전압 항복 효과를 기반으로 합니다. 전압이 역방향 항복 전압보다 낮으면 다이오드는 양쪽 끝에서 안정적인 전압을 유지하여 역방향 전류가 흐르도록 합니다. 이러한 특성을 통해 전압 조정기 다이오드는 회로에 안정적인 기준 전압을 제공하거나 입력 전압을 특정 값으로 안정화할 수 있습니다.

제너 다이오드는 일반적으로 다음 응용 분야에 사용됩니다.

1. 전압 조정: 제너 다이오드는 특정 출력 전압에서 입력 전압을 안정화하기 위해 회로의 전압 조정기로 사용할 수 있습니다. 이는 안정적인 전압이 요구되는 전자소자 및 회로에 매우 중요합니다.

2. 기준 전압: 제너 다이오드는 회로의 기준 전압 소스로 사용될 수 있습니다. 적절한 제너 다이오드를 선택하면 다른 신호의 교정 및 비교를 위해 고정 기준 전압을 제공할 수 있습니다.

3. 전압 조절: 제너 다이오드는 회로의 전압 조절 기능에도 사용될 수 있습니다. 제너 다이오드의 전류 흐름을 제어함으로써 회로의 전압 값을 조정하여 원하는 전압 조절 기능을 달성할 수 있습니다.

제너 다이오드의 선택은 필요한 안정적인 전압과 작동 전류에 따라 달라집니다. 항복 전압과 전력 특성이 다르기 때문에 제너 다이오드를 선택할 때 특정 애플리케이션과 요구 사항을 기반으로 평가해야 합니다.

제너 다이오드는 안정적인 전압 출력을 제공할 수 있도록 특별히 설계된 다이오드입니다. 이는 전압 조정, 기준 전압 및 전압 조정과 같은 기능을 위해 전자 회로에 널리 사용됩니다.

2. 금속산화물 배리스터(MOV)

MOV는 과전압 보호에 사용되는 장치입니다. 이는 세라믹 매트릭스에 균일하게 분포된 금속 산화물 입자로 구성되어 있으며, 전압이 정격 값을 초과하면 전도성이 되어 과전압 에너지를 흡수하고 회로의 다른 장치를 보호할 수 있습니다.

MOV의 특징은 비선형 저항 특성입니다. 정상 작동 전압 범위 내에서 MOV는 높은 저항 상태를 나타내며 회로에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 전압이 갑자기 증가하여 정격 전압을 초과하면 MOV는 낮은 저항 상태로 빠르게 변경되어 과전압 에너지를 흡수하고 이를 접지 또는 기타 낮은 임피던스 경로로 보냅니다.

MOV의 작동 원리는 배리스터 효과를 기반으로 합니다. 전압이 정격 전압을 초과하면 산화물 입자 사이의 전계 강도가 커지므로 입자 사이의 저항이 감소합니다. 이를 통해 MOV는 매우 높은 전류 용량을 제공하고 과전압 손상으로부터 다른 회로 및 장비를 효과적으로 보호할 수 있습니다.

금속 산화물 배리스터는 일반적으로 다음 응용 분야에 사용됩니다.

1. 과전압 보호: MOV는 장치나 회로가 견딜 수 있는 정격 값을 초과하는 전압을 방지하기 위해 과전압 보호에 주로 사용됩니다. 과전압 상태가 발생하면 MOV가 빠르게 반응하여 켜지고 과전압을 접지나 기타 낮은 임피던스 경로로 보내 다른 민감한 구성 요소를 보호합니다.

2. 서지 보호: MOV는 전력 서지(전압 변이)로부터 장비를 보호하기 위해 전력선 및 통신선에 일반적으로 사용됩니다. 일시적인 전압 피크를 흡수하고 억제하여 장비의 잠재적인 손상을 방지할 수 있습니다.

3. 서지 보호: MOV는 낙뢰, 전력 서지 및 기타 전자기 간섭으로 인한 전자 장비 및 회로의 손상을 방지하기 위해 서지 보호기에 널리 사용됩니다. 서지 에너지를 흡수 및 분산하여 일시적인 과전압으로부터 장비를 보호할 수 있습니다.

적절한 MOV 선택은 필요한 정격 전압, 최대 전류 용량 및 응답 시간에 따라 달라집니다. MOV의 정격 전압은 보호할 회로의 최대 작동 전압보다 약간 높아야 하며, 최대 전류 용량은 시스템의 요구 사항을 충족해야 합니다. 응답 시간은 과전압에 대한 빠른 응답을 보장할 만큼 충분히 빨라야 합니다.

금속산화물 배리스터는 과전압 에너지를 흡수하고 다른 회로 및 장비를 손상으로부터 보호하는 과전압 보호에 사용되는 부품입니다. 과전압 보호, 서지 보호, 서지 보호와 같은 영역에서 중요한 역할을 합니다.

3. 과도전압 억제기(TVS)

과도 전압 억제기(TVS)는 일시적인 과전압을 억제하는 데 사용되는 전자 장치입니다. 신속하게 반응하고 과전압 에너지를 흡수할 수 있으며 전압이 갑자기 변하거나 과도 전압이 발생할 때 효과적인 보호를 제공하여 전압이 설정된 임계값을 초과하는 것을 방지할 수 있습니다.

TVS 장치의 작동 원리는 항복 전압 효과를 기반으로 합니다. 회로에 일시적인 과전압이 발생하면 TVS 장치는 신속하게 낮은 임피던스 상태로 변경되어 과전압 에너지를 접지 또는 기타 낮은 임피던스 경로로 보냅니다. TVS 장치는 과전압 에너지를 흡수하고 분산함으로써 전압 상승률을 제한하고 기타 민감한 구성 요소를 보호할 수 있습니다.

TVS 장치는 일반적으로 가스 방전관(Gas Discharge Tube, GDT) 또는 실리콘 카바이드 다이오드(Silicon Carbide Diode, SiC Diode)로 구성됩니다. 가스 방전관은 전압이 너무 높을 때 가스를 기반으로 방전 경로를 형성하는 반면, 탄화 규소 다이오드는 탄화 규소 재료의 특수한 특성을 이용하여 항복 전압 하에서 전도성 경로를 형성합니다.

과도 전압 억제기는 일반적으로 다음 애플리케이션에 사용됩니다.

1. 서지 보호: TVS 장치는 낙뢰, 전력 서지, 전력 검색 및 기타 전자기 간섭으로 인한 과전압을 방지하기 위해 서지 보호에 주로 사용됩니다. 과도 전압 피크를 흡수하고 억제하여 회로와 장비를 손상으로부터 보호할 수 있습니다.

2. 통신 회선 보호: TVS 장치는 전력 검색 및 전자기 간섭으로부터 장비를 보호하기 위해 통신 회선에 널리 사용됩니다. 일시적인 과전압에 신속하게 대응하고 흡수하여 통신 장비의 안정적인 작동을 보호할 수 있습니다.

3. 전력선 보호: TVS 장치는 전원 검색 및 기타 과전압 이벤트로 인해 전원 공급 장비가 손상되는 것을 방지하기 위해 전력선 보호에도 사용됩니다. 과전압 에너지를 흡수하고 분산시켜 전원 공급 장치의 정상적인 작동을 보호할 수 있습니다.

적절한 TVS 장치 선택은 필요한 정격 전압, 최대 전류 용량 및 응답 시간에 따라 달라집니다. TVS 장치의 정격 전압은 보호할 회로의 최대 작동 전압보다 약간 높아야 하며 최대 전류 용량은 시스템 요구 사항을 충족해야 합니다. 응답 시간은 일시적인 과전압을 적시에 억제할 수 있을 만큼 빨라야 합니다.

과도 전압 억제기는 서지 보호, 통신 회선 보호 및 전력선 보호 분야에서 중요한 역할을 합니다.

4. 퓨즈

퓨즈는 과전류로 인한 손상으로부터 회로 및 장치를 보호하는 데 사용되는 일반적인 전자 부품입니다. 회로를 차단하여 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 수동형 보호장치입니다.

퓨즈는 일반적으로 얇은 전선이나 차단 전류가 낮은 전선으로 만들어집니다. 회로의 전류가 퓨즈의 정격 전류를 초과하면 퓨즈 내부의 필라멘트가 가열되어 녹아 전류의 흐름이 차단됩니다.

퓨즈의 주요 특징과 작동 원리는 다음과 같습니다.

1. 정격 전류: 퓨즈의 정격 전류는 퓨즈가 안전하게 견딜 수 있는 최대 전류 값을 나타냅니다. 전류가 정격 전류를 초과하면 퓨즈가 녹아 전류가 흐르지 않게 됩니다.

2. 용단시간 : 퓨즈의 용단시간은 정격전류를 초과하는 전류가 흐른 후부터 용단될 때까지의 시간을 말합니다. 끊어지는 시간은 퓨즈의 설계와 특성에 따라 달라지며 일반적으로 몇 밀리초에서 몇 초 사이입니다.

3. 차단 용량: 차단 용량은 퓨즈가 안전하게 차단할 수 있는 최대 전류 또는 에너지를 나타냅니다. 퓨즈의 차단 용량은 오류 조건에서 전류가 효과적으로 차단될 수 있도록 회로의 부하 및 단락 전류와 일치해야 합니다.

4. 유형: 고속 작동, 시간 지연, 고전압 등을 포함하여 다양한 유형의 퓨즈가 있습니다. 다양한 유형의 퓨즈는 다양한 애플리케이션 시나리오 및 요구 사항에 적합합니다.

퓨즈의 주요 기능은 회로의 과부하 보호를 제공하는 것입니다. 회로의 전류가 비정상적으로 증가하여 회로 고장이나 장비 손상이 발생할 수 있는 경우 퓨즈가 신속하게 끊어져 전류 흐름을 차단함으로써 회로와 장비가 손상되지 않도록 보호합니다.

적절한 퓨즈를 선택할 때는 회로의 정격 전류, 단락 전류, 정격 전압 및 환경 조건과 같은 요소를 고려해야 합니다. 퓨즈를 올바르게 선택하면 회로의 안전성과 신뢰성이 보장되고 효과적인 과부하 보호 기능을 제공할 수 있습니다.

5. 부온도계수 서미스터(NTC 서미스터)

음의 온도 계수 서미스터는 온도가 증가함에 따라 저항 값이 감소하는 전자 부품입니다.

NTC 서미스터는 일반적으로 금속 산화물이나 반도체 재료로 만들어집니다. 재료의 격자 구조에는 특정 불순물이 도핑되어 격자 내 전자의 이동을 방해합니다. 온도가 증가함에 따라 감온성 물질 내 전자의 에너지가 증가하고, 전자와 불순물 사이의 상호작용이 약화되어 전자의 이동속도와 전도도가 증가하고 저항값이 감소하게 된다.

NTC 서미스터의 특성과 용도는 다음과 같습니다.

1. 온도 센서: NTC 서미스터의 저항값은 온도에 반비례하므로 온도 센서로 널리 사용됩니다. 저항값을 측정하면 주변 온도의 변화를 확인할 수 있습니다.

2. 온도 보상: NTC 서미스터는 온도 보상 회로에 사용될 수 있습니다. 온도에 따라 저항값이 변하는 특성으로 인해 다른 부품(서미스터, 저항기 등)과 직렬 또는 병렬로 연결하여 다양한 온도에서 회로의 안정적인 작동을 달성할 수 있습니다.

3. 온도 제어: NTC 서미스터는 온도 제어 회로에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 저항값의 변화를 모니터링함으로써 발열체나 냉각체의 동작을 제어하여 특정 온도 범위 내에서 안정된 상태를 유지할 수 있습니다.

4. 전원 공급 장치 보호: NTC 서미스터는 전원 공급 장치 보호에도 사용할 수 있습니다. 전원 회로에서는 과전류 보호 장치로 사용할 수 있습니다. 전류가 특정 임계값을 초과하면 저항 값의 저하로 인해 전류 흐름을 제한하고 과도한 전류로 인한 손상으로부터 전원 공급 장치 및 기타 회로를 보호할 수 있습니다.

요약하면, NTC 서미스터는 음의 온도 계수를 갖는 열에 민감한 부품으로, 온도가 증가함에 따라 저항 값이 감소합니다. 온도 감지, 온도 보상, 온도 제어 및 전원 공급 장치 보호에 널리 사용됩니다.

6. 고분자 정온도 계수(PPTC)

PPTC 전자 퓨즈는 과전류 보호 장치이기도 합니다. 저항은 낮으나 정격 전류를 초과하면 열효과가 발생하여 저항이 증가하여 전류 흐름이 제한됩니다. 일반적으로 재설정 가능한 퓨즈 또는 과전류 보호 장치로 사용됩니다. PPTC 구성 요소는 특수 폴리머 재료로 만들어지며 정온도 계수의 저항 특성을 갖습니다.

PPTC 부품의 저항은 일반적으로 실온에서 낮으므로 상당한 전압 강하 없이 부품에 전류가 흐를 수 있습니다. 그러나 과전류 상태가 발생하면 PPTC 구성 요소를 통과하는 전류 증가로 인해 가열됩니다. 온도가 증가함에 따라 고분자 재료의 저항이 크게 증가합니다.

PPTC 구성 요소의 주요 특징은 오류 조건에서 전류 흐름을 제한하는 기능입니다. 전류가 정격 임계값을 초과하면 PPTC 구성 요소가 가열되고 저항이 급격히 증가합니다. 이 높은 저항 상태는 재설정 가능한 퓨즈 역할을 하여 전류를 효과적으로 제한하여 회로와 연결된 구성 요소를 보호합니다.

오류 상태가 제거되고 전류가 특정 임계값 아래로 떨어지면 PPTC 구성 요소가 냉각되고 저항이 더 낮은 값으로 돌아갑니다. 이러한 재설정 가능 특성으로 인해 PPTC 구성 요소는 기존 퓨즈와 다르며 트립 후 교체할 필요가 없습니다.

PPTC 구성 요소는 과전류 보호가 필요한 다양한 전자 회로 및 시스템에 사용됩니다. 그들은 일반적으로 전원 공급 장치, 배터리 팩, 모터, 통신 장비 및 자동차 전자 장치에 사용됩니다. PPTC 구성 요소는 작은 크기, 재설정 가능한 작동, 과전류 이벤트에 대한 빠른 응답 등의 장점을 가지고 있습니다.

PPTC 구성요소를 선택할 때 정격 전압, 전류, 유지 전류를 포함한 중요한 매개변수를 고려해야 합니다. 정격 전압은 회로의 작동 전압보다 높아야 하며 전류 정격은 최대 예상 전류와 일치해야 합니다. 유지 전류는 소자가 트립되어 저항을 증가시키는 전류 레벨을 지정합니다.

PPTC 요소는 전자 회로에 안정적이고 재설정 가능한 과전류 보호 기능을 제공하여 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다.