Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki

(Sponsored) magic9 07 Feb 2023 08:29 1413 4
Computer Controls
  • Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Bezpieczniki, gniazda i diody zabezpieczające w formatach SMT i THT.


    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki


    Marka Littelfuse należy do flagowych dystrybucji TME, a w naszym katalogu dostępne są tysiące jej produktów – od komponentów pasywnych i półprzewodnikowych, przez czujniki aż po komponenty elektromechaniczne, takie jak styczniki czy przełączniki. W niniejszym tekście skupimy się na grupie produktów, od których ta marka rozpoczęła swoją działalność. Są to zabezpieczenia do stosowania bezpośrednio w obwodach elektronicznych.

    Obecnie jesteśmy świadkami olbrzymiej popularyzacji urządzeń zasilanych akumulatorowo, jak laptopy, telefony komórkowe, konsole do gier, a także przemysłowe urządzenia z dziedziny „Internetu rzeczy” (czyli IoT). Oznacza to, że coraz części w naszych domach i miejscach pracy stykamy się z urządzeniami wyposażonymi w zminiaturyzowane (i czułe na przeciążenia) obwody PCB, które są wyposażone w ogniwa mogące dostarczać prąd o bardzo wysokim natężeniu. Co więcej, urządzenia te muszą być regularnie podłączane do sieci energetycznej (celem naładowania). W tych okolicznościach zagadnienia związane z zabezpieczaniem obwodów przed przeciążeniami stały się bardzo istotne i skomplikowane, gdyż miniaturyzacja obwodów pociąga za sobą konieczność produkowania kompaktowych zabezpieczeń.

    Na szczęście producenci urządzeń elektronicznych mogą liczyć na rozwiązania takich dostawców jak Littelfuse. W ofercie marki znalazły się liczne i zróżnicowane elementy służące ochronie obwodów przed przeciążeniami – od klasycznych bezpieczników cylindrycznych, aż po komponenty SMD. Poniżej opisujemy tę ofertę, jej podział i ogólną charakterystykę. Klientów poszukujących rozwiązań o konkretnej specyfikacji, zapraszamy do odwiedzenia naszego katalogu, gdzie cały asortyment został szczegółowo sparametryzowany.

    Warystory
    Podstawowa właściwość warystorów to zmiana rezystancji w zależności od przyłożonego napięcia. W przypadku serii ML od Littelfuse są to komponenty w formacie SMD, tj. zaprojektowane do bezpośredniego montażu w obwodzie PCB. Charakteryzują się maksymalnymi prądami 30A, 150A lub 180A, dzięki czemu mogą służyć ochronie w zakresie przepięć sieciowych oraz ESD (electrostatic discharge). Ich podstawowe przeznaczenie to zabezpieczenia dla układów scalonych, gdzie pomagają przedłużyć żywotność stabilizatorów, przetwornic i innych elementów często narażanych na skoki napięcia wejściowego. Warystory metalowo-tlenkowe ML z katalogu TME dostępne są w formatach 0603 i 1206, w wariantach o maksymalnym napięciu pracy od 2,5V do 50V AC oraz od 3,5V do 68V DC.

    Warto podkreślić, że warystory serii ML są zgodne z szeregiem międzynarodowych norm – w tym dwoma bardzo istotnymi standardami: IEC 61000-4-2 oraz AEC-Q200. Pierwsza norma odnosi się do odporności elementu na zakłócenia elektromagnetyczne. Druga oznacza, że artykuły mogą być używane w obwodach przeznaczonych dla motoryzacji – instalowanych w samochodach komputerach, sterownikach, kontrolerach, instrumentach pokładowych czy urządzeniach multimedialnych.

    Bezpieczniki SMD
    W katalogu TME jedną z najliczniej reprezentowanych grup produktowych Littelfuse są miniaturowe bezpieczniki SMD. Tego typu elementów używa się powszechnie m.in. w urządzeniach konsumenckich, jak telefony, laptopy czy przenośne konsule do gier. Najczęściej znajdują zastosowanie w ochronie ścieżek PCB przed przepaleniem na skutek zwiększonego natężenia prądu. Przyczyną takiej awarii mogą być np. uszkodzone elementy układów ładujących akumulatory lub stabilizatorów napięcia, a także czynniki zewnętrzne (jak np. zalanie lub zanieczyszczenie). Bezpiecznik pomaga ochronić obwód przed nieodwracalnymi szkodami, a także użytkownika przed poparzeniem lub nawet pożarem.

    Bezpieczniki SMD Littelfuse dzielą się na zwłoczne, szybkie i superszybkie. Te pierwsze charakteryzują się przedłużonym czasem reakcji (nawet 120 sekund dla przeciążeń 200% względem wartości nominalnej), co pozwala stosować je w aplikacjach, w których spodziewane są skoki natężenia prądu. Elementy superszybkie mogą przerwać obwód już na skutek przeciążenia trwającego kilkaset milisekund. Wartości te są zależne od wybranego modelu oraz jego charakterystyki (wyższe wartości parametrów prądowych zazwyczaj wiążą się z dłuższym czasem reakcji).

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Bezpiecznik SMD w podstawce pozwala na szybką wymianę przepalonego elementu.


    Tego rodzaju bezpieczniki Littelfuse produkuje w kilku formatach. Przede wszystkim są to typowe obudowy SMD (1206 oraz 2410), a także w standardzie PICO SMD (7,24x4,32x3,05mm). Mogą pracować w szerokim zakresie temperatur (dla większości jest to od -55°C do 125°C). Dostawca oferuje elementy o prądach znamionowych z zakresu od 62mA do 40A, ze zdolnością wyłączania sięgającą nawet 1000A. Wybrane produkty mogą pracować z napięciami sieciowymi (250V AC i wyższymi), co pozwala stosować je również w ładowarkach, zasilaczach, komputerach, urządzeniach RTV/AGD, a nawet sprzęcie przemysłowym.

    Co istotne, wymiana przepalonych bezpieczników SMD niekoniecznie musi się wiązać z lutowaniem czy ingerencją w strukturę PCB. Littelfuse posiada w swoim portfolio szeroki wybór bezpieczników SMD z podstawką. Użycie takiego rozwiązania pozwala zastosować wymienny bezpiecznik SMD, tj. zachować małe rozmiary układu chroniącego obwód i umożliwić łatwą wymianę przepalonego elementu.

    Bezpieczniki polimerowe
    Główną cechą bezpieczników polimerowych jest ich zdolność zarówno do otwierania obwodu pod wpływem podwyższonego natężenia prądu (powodującego przegrzanie), jak i resetowania się, czyli ponownego zamykania obwodu, gdy element ulegnie ochłodzeniu. Dzięki temu bezpiecznik zabezpiecza urządzenie przed rozległymi uszkodzeniami na skutek przeciążenia, jednak nie musi być poddawany wymianie, gdy do niego dojdzie. Bezpieczniki polimerowe Littelfuse można nabyć zarówno w wariantach SMD i THT. Typowo odznaczają się niskoprofilową budową.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Główną cechą bezpieczników polimerowych jest ich zdolność do samoresetowania.


    Oferta zawiera szeroki zakres charakterystyk – prądy znamionowe dostępnych modeli sięgają od 12mA do 13A, przy możliwości pracy z napięciami do 240V i prądzie udarowym sięgającym nawet 100A. Wszystkie prezentowane bezpieczniki polimerowe mogą pracować w temperaturach do 85°C.

    Diody zabezpieczające
    Inny, podstawowy komponent półprzewodnikowy, który służy chronieniu obwodów elektronicznych, to dioda zabezpieczająca. Często używa się jej w celu wytworzenia obejścia dla układów sterujących obciążeniami indukcyjnymi (jak silniki), dzięki czemu zostają wyeliminowane niepożądane napięcia, które mogłyby wystąpić na wyjściach drivera, np. podczas wymuszonego ruchu osi silnika). Takie rozwiązanie, czyli TVS (od ang. Transient Voltage Suppressor), stosuje się powszechnie we wszystkich układach, gdzie występuje ryzyko przepięć. Pozwalają one także uniknąć uszkodzeń spowodowanych przez wyładowania atmosferyczne i elektrostatyczne (ESD).

    Wraz z trendem na miniaturyzację układów i urządzeń elektronicznych pojawiły się wyspecjalizowane rozwiązania do ochrony wejść zasilania i transmisji danych, takie jak drabinki diodowe. W jednej strukturze scalonej, zamkniętej w obudowie SMD lub THT, znajduje się wiele diod zabezpieczających z niezależnymi wyjściami, które pozwalają np. na efektywne zabezpieczenie portów USB przed zakłóceniami lub błędnym podpięciem. Układy takie mogą czasem posiadać dodatkowe elementy poza diodami TVS i chronić jednocześnie linie danych i zasilania.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Drabinka diodowa jest popularną metodą ochrony portów USB/HDMI.


    Diody zabezpieczające występują w szerokim zakresie charakterystyki, w wariantach jedno- i dwukierunkowych, do montażu powierzchniowego i przewlekanego – spełniając wymagania większości typowych aplikacji. Dla elementów SMD napięcia przebicia sięgają 600V, maksymalne napięcia wsteczne 512V, a tolerancja prądu w impulsie może wynosić nawet 58,1A.

    Bezpieczniki cylindryczne
    W wielu dziedzinach urządzeń elektrycznych i elektronicznych, jednym z najprostszych, a zarazem najpopularniejszych zabezpieczeń nadprądowych pozostają bezpieczniki cylindryczne. Są to stosunkowo niewielkie elementy topikowe, których działanie opiera się na wytrzymałości prądowej pojedynczego przewodu umieszczonego w szklanym lub ceramicznym cylindrze zakończonym na przeciwległych końcach stykami. Ponieważ taka konstrukcja jest pozornie trywialna, na rynku są dostępne liczne, tanie warianty tych elementów. Należy jednak zaznaczyć, że jedynie produkty sprawdzonych marek (takich jak Littelfuse) gwarantują, że działanie bezpiecznika będzie zgodne z jego charakterystyką. Oszczędności poczynione przez użycie niedrogiego zamiennika mogą się okazać pozorne, a nawet dramatyczne w skutkach. Przykładem zgubnego „cięcia kosztów”, którego dopuszczają się niektórzy dostawcy, jest rezygnacja z wypełnienia ceramicznego cylindra gasiwem (najczęściej piaskiem), przez co w bezpieczniku może dojść do łukowania, na skutek czego w ogóle nie spełni on swojej roli.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Prawidłowo wykonany bezpiecznik ceramiczny jest wypełniony gasiwem (piaskiem).


    Cylindryczne bezpieczniki w ofercie TME znaleźć można we wszystkich popularnych formatach. Warianty 5x20mm odznaczają się prądami znamionowymi z zakresu od 32mA do 20A, wersje 6,3x32mm od 10mA do 40A. Dostępne artykuły mogą pracować z napięciami do 500V AC, mogą pracować w temperaturach od -55°C do 125°C i są dostępne w wersjach od zwłocznej do szybkiej. Z naszego katalogu można też nabyć elementy w wielkości 5x15mm.

    Gniazda bezpiecznikowe PCB
    Ponieważ bezpieczniki cylindryczne są powszechnie dostępne, a także łatwe w wymianie, są chętnie wybieranym rozwiązaniem konstrukcyjnym we wszystkich aplikacjach, które nie narzucają rygorystycznych wymagań względem rozmiarów (np. AGD czy urządzeniach przemysłowych). W celu integracji bezpiecznika cylindrycznego w obwód PCB stosuje się specjalne gniazda bezpiecznikowe wyposażone w wyjścia do montażu przewlekanego lub powierzchniowego. Często, aby poprawić bezpieczeństwo użytkowników oraz ograniczyć możliwość zanieczyszczenia, stosuje się kapturki izolacyjne lub inne rozwiązania konstrukcyjne (np. odkręcane wkładki), które uniemożliwiają przypadkowe dotknięcie styków. Również takie artykuły znalazły się w portfolio Littelfuse. Są to gniazda o wytrzymałości prądowej sięgającej 30A i mogące pracować z napięciami nawet 1kV AC.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Gniazdo do montażu przewlekanego z wkładką izolującą styki bezpiecznika.


    Bezpieczniki osiowe
    Bezpieczniki osiowe są rozwiązaniem zbliżonym do elementów cylindrycznych, jednak ich styki dodatkowo zostały wyposażone w wyprowadzenia do montażu przewlekanego (THT). W ten sposób bezpiecznik może zostać umieszczony bezpośrednio w obwodzie, a także odznaczać się o wiele mniejszymi rozmiarami (nawet 2,8mm średnicy i 7,1mm długości). Takie elementy najczęściej wybierane są dla obwodów, w których ryzyko przepalenia bezpiecznika jest stosunkowo niewielkie, oraz w urządzeniach o małych rozmiarach.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Bezpiecznik topikowy, osiowy instaluje się na PCB tak samo jak zwykły rezystor.


    Bezpośrednie wlutowanie bezpiecznika w PCB jest także metodą stosowaną w przypadku sprzętów narażonych na wstrząsy i drgania. Bezpieczniki osiowe Littelfuse odznaczają się prądem nominalnym od 50mA do 15A, charakterystyką zwłoczną, szybką lub superszybką oraz przystosowaniem do pracy z napięciami do 350V AC (przy zdolności wyłączania do 4kA). W zależności od wybranego artykułu, produkty dostępne są „na sztuki” lub w opakowaniach zbiorczych (100szt. i 1000szt.) typu rolka, taśma i Ammo Pack.

    Bezpieczniki TE5 i TR5
    Bezpieczniki topikowe TE5 (prostopadłościenne) i TR5 (walcowe) odznaczają się niewielkimi rozmiarami oraz dobrymi parametrami elektrycznymi. Przede wszystkim występują w wariantach o bardzo niewielkim prądzie znamionowym (nawet 2mA). Mogą być stosowane w obwodach sieciowych, gdyż dużą część z nich przystosowano do napięć 250V AC. Ich dodatkowy atut to wysoka zdolność wyłączania, sięgająca nawet 10kA, dlatego też często używa się ich w ładowarkach i zasilaczach. Co więcej, dzięki wysokiej standaryzacji i wyprowadzeniom THT (np. w rastrze 5.08mm) ich implementacja wymaga minimalnego wysiłku ze strony projektantów i konstruktorów.

    Przegląd zabezpieczeń Littelfuse dla elektroniki
    Miniaturowy bezpiecznik topikowy w obudowie TR5.


    Źródło: https://www.tme.eu/pl/news/library-articles/p...glad-zabezpieczen-littelfuse-dla-elektroniki/
    Tekst opracowany przez Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

    [Płatna współpraca z Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.]
    About Author
    magic9
    Editor
    Offline 
    Has specialization in: redaktor treści elektroda
    magic9 wrote 788 posts with rating 360, helped 11 times. Live in city Kielce. Been with us since 2010 year.
  • Computer Controls
  • #2
    szeryf3
    Level 26  
    Fajny przegląd bezpieczników, ale jak ostatnio byłem zmuszony nabyć bezpiecznik do swojego Fluke 289 to się przeraziłem ceną.
    Zgodnie z czyjąś wypowiedzią to zadaniem bezpiecznika jest ograniczenie dalszej destrukcji układu.
  • Computer Controls
  • #3
    Mateusz_konstruktor
    Level 30  
    @Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
    Jeden z lepszych, pod względem merytorycznym, artykułów.
    Marketing, ale fachowości niemało.
    Szczególny plus za czytelne zaprezentowanie podzespołów na załączonych fotografiach.

    Odnosząc się do treści.
    Quote:
    Warystory
    Podstawowa właściwość warystorów to zmiana rezystancji w zależności od przyłożonego napięcia.

    Nie jest to zdanie nieprawdziwe, jednak jest sprzeczne z ideą i zamysłem konstrukcyjnym.
    Podstawową właściwością jest przewodzenie powyżej danego napięcia, na które to jest zaprojektowany konkretny model warystora. Zazwyczaj dotyczy to sytuacji przepięcia lub innego niepożądanego wzrostu napięcia ponad przewidziane dla układu elektronicznego. Wtedy warystor zaczyna przewodzić i pochłaniać energię elektryczną, aż do jego nieodwracalnego zwarcia i zazwyczaj przepalenia bezpiecznika zabezpieczając w ten sposób pozostałe elementy zasilanego układu przed wpływem zbyt wysokiego napięcia.
  • #4
    ArturAVS
    Moderator HP/Truck/Electric
    Mateusz_konstruktor wrote:
    Wtedy warystor zaczyna przewodzić i pochłaniać energię elektryczną, aż do jego nieodwracalnego zwarcia i zazwyczaj przepalenia bezpiecznika zabezpieczając w ten sposób pozostałe elementy zasilanego układu przed wpływem zbyt wysokiego napięcia.

    W prawidłowo zaprojektowanym układzie warystor nie ulegnie uszkodzeniu, poza tym w DS producent jasno określa jaką energię jest w stanie "przyjąć" bez uszkodzenia. Zazwyczaj warystor nie dostaje zwarcia a niszczy go rozpraszana energia. Poza tym warystory typowo dla elektroniki mają inne charakterystyki niż typowo energoelektryczne. Kwestia właściwego doboru warystora oraz współpracujących zabezpieczeń.
  • #5
    Mateusz_konstruktor
    Level 30  
    ArturAVS wrote:
    W prawidłowo zaprojektowanym układzie warystor nie ulegnie uszkodzeniu

    Nieprawda, takie projekty to coś pokroju Perpetuum Mobile albo zwyczajnie marzeń i fantazji.
    Wyjaśniam.
    Powyżej granicznej wartości zdolności pochłaniania energii przez dany model warystora nastąpi jego nieodwracalne uszkodzenie i jest to jedna z naturalnych cech tego podzespołu.
    Żaden projekt nie udźwignie każdego jednego przepięcia, bo warystory mają ograniczenia w swych możliwościach pochłaniania energii i przede wszystkim pochłaniają jedynie niewielkie przepięcia.
    Wystarczy jakże znane "upalenie się zera" i pojawienie się podniesionego napięcia, nie spotyka się warystorów wytrzymujących pracę w takich warunkach a nierozerwalnym efektem końcowym jest zwarcie i uszkodzenie warystora.

    Zwarcie występuje przy przekroczeniu napięcia zadziałania danego modelu warystora.
    Przykładowo model na napięcie 500V po podaniu na jego końcowki napięcia wynoszącego 500V będzie miał zwarcie i tak to dokładnie działa.
    Na przestrzeni wielu lat najczęściej spotykam warystory dalej zwarte mimo już odłączonego napięcia, wyjątkami są egzemplarze z upalonymi nóżkami występujące przy największych przepięciach gdzie ogólnie dochodzi aż do zwęglenia i wypalenia warystora.