EMS常用器件包括过压器件、过流器件、滤波器件、屏蔽与隔离器件。
过压器件
01
压敏电阻
压敏电阻:突波吸收器(台湾地区)Varistor 是“在一定的电流电压范围内电阻值随电压而改变,或者说电阻值对电压敏感”的电阻器。它的特性与两只背对背连接的硅稳压二极管非常相似,有着毫微秒级的响应速度。它对瞬变干扰的抑制是通过箝位方式来实现的,对线路有危害的这部分能量将被压敏电阻通过转化成热量的形式来吸收掉。压敏电阻器广泛应用于家用电器及其它电子产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消 噪、保护半导体元器件等作用。
优点:
•价格便宜。
•通流量大 。
•响应速度快 。
缺点:
•寄生电容大,不适合用在高频电路中。
使用注意事项:
•压敏制作时可能存在微小缺陷,或者当承受不同电流冲击,造成管芯的压敏电阻体分布不均,一些部位电阻会降低,导致漏电流增加,最终导致薄弱点微融化,最终导致老化。所以一般串接热熔点来避免。
•压敏可串并联使用。
02
瞬态抑制二极管 TVS
稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达nS级响应)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。与普通的二极管相比,结面积大,加入了特殊材料制成的散热片。
优点:
•工作电压精准 。
•半导体工艺特性 。
•响应时间快 。
•PN结极性,可分双向和单向 。
缺点:
•价格偏高 。
•制程复杂、核心技术难完全掌握 。
•工艺要求高。
工作原理图:
03
半导体放电管 TSS
半导体放电管常称固体放电管或晶闸流管器件有助于保护敏感电信通讯设备,使电流免受雷击、电源连接 和相关电气产品的感应影响,这些产 品具有抑制高浪涌能力,同时在没有工作的状态下,高阻抗特性。
对正常工作的电路不产影响!
优点:
•有助于敏感设备的保护。
•低功率损耗、低漏电流、 快速可靠动作。
•半导体材料、无磨损装置、符合全球电信标准 。
应用:
调制解调器 POS 系统 传真机 模拟及数字卡PBX 系系统 BVX 系统传输系统 电话机 保安单元。
工作原理图:
04
气体放电管 GDT
工作原理是气体间隙放电当放电管两极之间施加一定电压时,便在极间产生不均匀电场:在此电场作用下,管内气体开始游离,当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两极之间的间隙将放电击穿,由原来的绝缘状态转化为导电状态,导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平,这种残压一般很低,从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。
优点:
通流量大(KA级),漏电流小,寄生电容小等 。
缺点:
其响应速度慢(μs级),动作电压精度低,有续流现象。适用于粗保 护或者初级保护。
玻璃放电管有陶瓷放电管的优点,同时响应速度较快(ns级),但其通流量 比陶瓷的小,且直流击穿电压分散性较大。
选型方法:
min(UDC)≥1.25*1.15Up 1.25是安全余量,1.15是电源波动系数。
工作原理:
05
过压保护 OVP
06
器件比较
响应时间比较:
02
过流器件
01
功率热敏器件 NTC
它的电阻值随温度的升高而降低。利用这一特性既可制成测温、温度补偿和控温组件,又可以制成功率型组件,抑制电路的浪涌电流(这是由于NTC热敏电阻器有一个额定的零功率电阻值,当其串联在电源回路中时,就可以有效地抑制开机浪涌电流。并且在完成抑制浪涌电流作用以后,利用电流的持续作用,将NTC热敏电阻器的电阻值下降非常小的程度。
优点:
•体积小、功率大,抑制浪涌电流能力强反应速度快 。
•材料常数(B值)大,残余电阻小。
•寿命长,可靠性高。
02
自恢复保险丝 PPTC
正温度系数器件,也就是人们所说的自恢复保险丝,为电子电路或者电子设备提供过流保护。PTCs的电阻随着温度的升高而升高,利用这个特性,当安全电流通过时,阻值变化很小,当有异常的电流时,阻值剧烈变化,达到限制异常电流的目的。当异常排除,温度回到安全水平时,阻值自动“重置”。
此处讨论的PPTC在EMC里主要是退耦或耦合作用 。
优点:
•提供的正温度系数聚合物(PPTC)作为一种过流保护器件,减少维护和维修成本。
•是异常过电流频繁区域设备或者高可靠性设备的理想 选择。
•常被应用在消费电子,电源线,电信,I/O口, 过程控制和医疗设备。
03
滤波器件
01
电容
电容与电容器不同。电容为基本物理量,符号C,单位为F(法拉) 具有滤波、储能、耦合作用、降压作用、隔直流作用、储能作用、旁路作用、谐振作用的功能。
1.滤波作用:在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压 。
2.耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。
3.降压作用:利用电容的容抗来降压,这在充电器中使用得很普遍 。
4.隔直流作用:所谓隔离直流,其实就是高通滤波器的功能。这里的高通,指的是高频信号能通过,而低频信号较难通过,直流完全通不过。
5.储能作用:电容有储能的作用,在使用电容储能时一般用大电容或者若干的小电容并联组成的电容组。
02
电感
电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路 。
作用:
是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件,具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性,频率越高,线圈阻抗越大。电感器电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等。而电感是闭合回路的一种属性,即当通过闭合回路的电流改变时,会出现电动势来抵抗电流的改变。
04
屏蔽与隔离器件
01
屏蔽器件
对电磁波辐射进行控制的三招:
1.优化电路设计 。
2.配线分离技术,主要PCB layout技术 。
3.屏蔽。
屏蔽通常分两种: 静电屏蔽、电磁屏蔽。
静电屏蔽:是指用于防止静电场和恒定磁场的影响。
电磁屏蔽:防止交变电场,交变磁场的影响。
02
隔离器件
众所周知,解决地环路问题是用浮地技术可以实现在特定的场合,解决环地线干扰用浮地技术没有办法解决,只能通过隔离解决。
1.隔离变压器
隔离变压器是指输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器 隔离变压器用以避免偶然同时触及带电体,变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流隔离变压器一般是指1:1的变压器。由于次级不和地相连。次级任一根线与地之间没有电位差。
2.光电耦合
以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。在长线信息传输中作为终端隔离元件可以大幅度提高信噪比。
3.光纤耦合
一种只允许单向光通过的无源光器件,其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。