Заштита на кола никогаш нема да биде крај на развојот на електроника

Заштита на кола е како осигурување; во најдобар случај, може да се гледа како на последователно, па дури и кога се инсталира на место, тоа честопати не е доволно. Додека недоволното вложување во осигурување може да се закани на стабилно работење на деловна активност, несоодветната заштита на колото може да доведе до посериозни последици како што е губење на животот.

Ние ја илустрираме важноста на заштитата на колото во случај на летање со пливање 111, што тргна од fон f. Меѓународниот аеродром Кенеди во Newујорк на 2 септември 1998 година. Летот го управуваше 7-годишниот МекДонал Даглас, мд-11, кој неодамна го надгради својот систем за забава во летот (ИФЕ). Чадот од 52 минути по полетувањето, пилотската кабина одеднаш и екипажот веднаш прогласија вонредна состојба, и се обидоа да заменат на халифакс, аеродромот, но поради таванот на кокпитниот електричен кабел за електрична енергија го предизвика пожарот изгорен од контрола и се урна во 8 км од морето од брегот на Нова Скотја, при што загинаа сите 215 патници и 14 членови на екипажот.

Истрагата за несреќата откри дека материјалите што се користат во еден дел од новиот ИФЕ се главната причина за несреќата и дека материјалите, кои требаше да бидат огноотпорни, изгореа и се шири на критични контролни линии. Иако е невозможно да се каже со сигурност, се претпоставува дека електричниот лак помеѓу жиците на ИФЕ бил причина за пожарот. Иако овие жици се опремени со прекинувачи, тие не патуваат поради лак. Ова е вистински случај на 229 смртни случаи предизвикани од несоодветна заштита на колото. Таквите кола сега се опремени со заштити за откривање на дефект на лак, за да патуваат кога се чувствува сегментот (не вклучувајќи го и лакот произведен од нормални операции, како што е притискање на прекинувач).

УСБ-ПД носи поголема опасност

Иако швајцарскиот МД - 11 е предизвикан од електрична слабост, отколку од електронски дефект, но сега се повеќе и повеќе кола се доволни за производство на лак (и може да го загрози огнот на живот) на напон и струја, како што е ажурирање на напојувањето со USB (USB - PD), може да поддржува до 20 v и 5 a (максимална моќност од 100 w) на висок напон и струја. Споредено со напон од 5V и 3А струја (15W) на USB-типот c, ажурирањето на usb-pd е големо подобрување, но исто така во голема мерка ја зголемува можноста за опасност.

Покрај ризиците поврзани со висок напон и струја, usb-pd може да предизвика и други проблеми кога се користат со USB конектори и кабли со USB-тип. Ова е затоа што растојанието на пинот на USB-Type-c конекторот е само 0,5 mm, една петтина од онаа на конекторите тип-а и типот-б, со што се зголемува ризикот од краток спој заради мало искривување на конекторот за време на вметнување или отстранување. Нечистотиите што се градат во внатрешноста на конекторот можат да имаат сличен ефект. Покрај тоа, популарноста на USB-типот c, исто така, доведе до значителен развој на кабли, иако многу кабли сè уште не се во состојба да носат 100W моќност, но тие не се идентификуваат. Сепак, овие знаци не гарантираат безбедност; Ако потрошувачот сака да користи неодреден кабел, тој исто така може да се вклучи во USB-PD приклучок лесно како квалификуван кабел.

Лаците не се единствената опасност кога USB-PD се користи при големи напони и струи. Бидејќи главната пинска моќност на автобусот е многу близу до другите иглички на конекторот, краток спој лесно може да ја изложи низводната електроника на струен напон, како што е напон од 20V со краток спој што може да предизвика дефект. На пример, индуктивноста на еден метарски USB кабел може да „осцилира“, предизвикувајќи врвниот напон да биде многу повисок од напонот на краток спој од 20V (понекогаш и двапати поголем). За некои апликации, неуспехот на опрема низводно, под влијание на пренапон, може да предизвика проблеми со безбедноста, бидејќи оние уреди што вообичаено се користат за контрола на максималната работна струја и напон на каблите, се најранливи на оштетување.

Заштита на целосна кола

Usb-pd може да произведе лакови или компоненти на оштетување кога работи на највисоко рангирана струја и напон, така што не може да се каже дека заштитното коло е целосно бескорисно. Во апликациите каде што често се користи режим на максимална моќност на USB-pd, на пример кога се полни преносна компјутерска батерија, мора да се обезбеди целосна заштита на колото.

Привремените диоди за задушување на напонот (TVS) инсталирани помеѓу иглата и земјата на приклучокот USB-тип C се релативно едноставна и ефтина заштита на колото. Во случај на минлив краток спој, диодата на TVS го „прицврстува“ врвниот напон до ниво што поврзаниот дел може да го издржи. Додека TVS-диодите обезбедуваат добра привремена заштита, тие не се идеални за настани со постојан напон. За решавање на овие проблеми, потребно е дополнително коло, слично на заштитата од пренапон, поврзано со N-канален MOSFET. За време на постојан настан на напон, стражарот го активира nMOSFET да го исклучи товарот од влезот, а со тоа да спречи преоптоварување на поврзаниот уред низводно. Но, диодите, штитниците и nosfets TVS сè уште не можат да издржат сите ситуации со пренапон; Повремено, се појавуваат кратки кола околу USB-каблите. Во овој случај, индуктивноста на штекерот е многу мала, со што напонот се зголемува побрзо од брзината на реакција на заштитниот уред и nMOSFET, така што може да се користат повеќе уреди за стегање за да се продолжи времето на пораст на напонот, така што заштитниот уред има доволно време да се прекине.

Сеопфатната заштита виртуелно ги зголемува трошоците и сложеноста на апликациите USB-PD, но ова може да се избегне со избирање на вистинските компоненти. Производителите сега почнуваат да нудат интегрирани уреди кои интегрираат TVS диоди, заштита и стегачи во единствен пакет (nMOSFET обично се чува како дискретен чип), заштедувајќи пари и простор, притоа поедноставувајќи го дизајнот за заштита на USB-Pd.

заклучок

Circuit protection will never be the end of electronics development. However, solution development engineers need to have the knowledge to take appropriate protective measures to prevent material damage and prevent people from injury or even death. Заштита на кола е како осигурување; во најдобар случај, може да се гледа како на последователно, па дури и кога се инсталира на место, тоа честопати не е доволно. Додека недоволното вложување во осигурување може да се закани на стабилно работење на деловна активност, несоодветната заштита на колото може да доведе до посериозни последици како што е губење на животот.


Ние ја илустрираме важноста на заштитата на колото во случај на летање со пливање 111, што тргна од fон f. Меѓународниот аеродром Кенеди во Newујорк на 2 септември 1998 година. Летот го управуваше 7-годишниот МекДонал Даглас, мд-11, кој неодамна го надгради својот систем за забава во летот (ИФЕ). Чадот од 52 минути по полетувањето, пилотската кабина одеднаш и екипажот веднаш прогласија вонредна состојба, и се обидоа да заменат на халифакс, аеродромот, но поради таванот на кокпитниот електричен кабел за електрична енергија го предизвика пожарот изгорен од контрола и се урна во 8 км од морето од брегот на Нова Скотја, при што загинаа сите 215 патници и 14 членови на екипажот.

Истрагата за несреќата откри дека материјалите што се користат во еден дел од новиот ИФЕ се главната причина за несреќата и дека материјалите, кои требаше да бидат огноотпорни, изгореа и се шири на критични контролни линии. Иако е невозможно да се каже со сигурност, се претпоставува дека електричниот лак помеѓу жиците на ИФЕ бил причина за пожарот. Иако овие жици се опремени со прекинувачи, тие не патуваат поради лак. Ова е вистински случај на 229 смртни случаи предизвикани од несоодветна заштита на колото. Таквите кола сега се опремени со заштити за откривање на дефект на лак, за да патуваат кога се чувствува сегментот (не вклучувајќи го и лакот произведен од нормални операции, како што е притискање на прекинувач).

УСБ-ПД носи поголема опасност

Иако швајцарскиот МД - 11 е предизвикан од електрична слабост, отколку од електронски дефект, но сега се повеќе и повеќе кола се доволни за производство на лак (и може да го загрози огнот на живот) на напон и струја, како што е ажурирање на напојувањето со USB (USB - PD), може да поддржува до 20 v и 5 a (максимална моќност од 100 w) на висок напон и струја. Споредено со напон од 5V и 3А струја (15W) на USB-типот c, ажурирањето на usb-pd е големо подобрување, но исто така во голема мерка ја зголемува можноста за опасност.

Покрај ризиците поврзани со висок напон и струја, usb-pd може да предизвика и други проблеми кога се користат со USB конектори и кабли со USB-тип. Ова е затоа што растојанието на пинот на USB-Type-c конекторот е само 0,5 mm, една петтина од онаа на конекторите тип-а и типот-б, со што се зголемува ризикот од краток спој заради мало искривување на конекторот за време на вметнување или отстранување. Нечистотиите што се градат во внатрешноста на конекторот можат да имаат сличен ефект. Покрај тоа, популарноста на USB-типот c, исто така, доведе до значителен развој на кабли, иако многу кабли сè уште не се во состојба да носат 100W моќност, но тие не се идентификуваат. Сепак, овие знаци не гарантираат безбедност; Ако потрошувачот сака да користи неодреден кабел, тој исто така може да се вклучи во USB-PD приклучок лесно како квалификуван кабел.

Лаците не се единствената опасност кога USB-PD се користи при големи напони и струи. Бидејќи главната пинска моќност на автобусот е многу близу до другите иглички на конекторот, краток спој лесно може да ја изложи низводната електроника на струен напон, како што е напон од 20V со краток спој што може да предизвика дефект. На пример, индуктивноста на еден метарски USB кабел може да „осцилира“, предизвикувајќи врвниот напон да биде многу повисок од напонот на краток спој од 20V (понекогаш и двапати поголем). За некои апликации, неуспехот на опрема низводно, под влијание на пренапон, може да предизвика проблеми со безбедноста, бидејќи оние уреди што вообичаено се користат за контрола на максималната работна струја и напон на каблите, се најранливи на оштетување.

Заштита на целосна кола

Usb-pd може да произведе лакови или компоненти на оштетување кога работи на највисоко рангирана струја и напон, така што не може да се каже дека заштитното коло е целосно бескорисно. Во апликациите каде што често се користи режим на максимална моќност на USB-pd, на пример кога се полни преносна компјутерска батерија, мора да се обезбеди целосна заштита на колото.

Привремените диоди за задушување на напонот (TVS) инсталирани помеѓу иглата и земјата на приклучокот USB-тип C се релативно едноставна и ефтина заштита на колото. Во случај на минлив краток спој, диодата на TVS го „прицврстува“ врвниот напон до ниво што поврзаниот дел може да го издржи. Додека TVS-диодите обезбедуваат добра привремена заштита, тие не се идеални за настани со постојан напон. За решавање на овие проблеми, потребно е дополнително коло, слично на заштитата од пренапон, поврзано со N-канален MOSFET. За време на постојан настан на напон, стражарот го активира nMOSFET да го исклучи товарот од влезот, а со тоа да спречи преоптоварување на поврзаниот уред низводно. Но, диодите, штитниците и nosfets TVS сè уште не можат да издржат сите ситуации со пренапон; Повремено, се појавуваат кратки кола околу USB-каблите. Во овој случај, индуктивноста на штекерот е многу мала, со што напонот се зголемува побрзо од брзината на реакција на заштитниот уред и nMOSFET, така што може да се користат повеќе уреди за стегање за да се продолжи времето на пораст на напонот, така што заштитниот уред има доволно време да се прекине.

Сеопфатната заштита виртуелно ги зголемува трошоците и сложеноста на апликациите USB-PD, но ова може да се избегне со избирање на вистинските компоненти. Производителите сега почнуваат да нудат интегрирани уреди кои интегрираат TVS диоди, заштита и стегачи во единствен пакет (nMOSFET обично се чува како дискретен чип), заштедувајќи пари и простор, притоа поедноставувајќи го дизајнот за заштита на USB-Pd.