Sxemlərin qorunması heç vaxt elektronikanın inkişafının sonu olmayacaqdır

Dövr qorunması sığorta kimidir; ən yaxşı halda bu sonradan görünə bilər və hətta quraşdırıldıqda da çox vaxt kifayət deyil. Sığortaya sərmayə qoyulması bir işin sabit fəaliyyətini təhdid edə bilsə də, qeyri-kafi dövrə qorunması həyat itkisi kimi daha ciddi nəticələrə səbəb ola bilər.

John f-dən uçan 111 swissair uçuşu vəziyyətində dövrə qorumasının əhəmiyyətini izah edirik. 2 sentyabr 1998-ci ildə Nyu-Yorkdakı Kennedi beynəlxalq hava limanı. Uçuş yaxınlarda uçuş əyləncəsi (İFE) sistemini təkmilləşdirən 7 yaşlı McDonnell Douglas md-11 tərəfindən idarə edildi. Tüstü atıldıqdan 52 dəqiqə sonra, kokpit birdən və ekipaj dərhal təcili reaksiya vəziyyəti elan etdi və hava limanında halifaxa alternativ olmağa çalışdı, ancaq kokpit tavanı səbəbiylə elektrik idarəetmə kabeli yanğının idarədən çıxmasına səbəb oldu və qəzaya uğradı. nova skotiya sahilindən dənizin 8 km-də, 215 sərnişinin və 14 ekipaj üzvünün ölümü.

Qəza istintaqı, yeni IFE'nin bir hissəsində istifadə edilən materialların qəzanın əsas səbəbi olduğunu və yanğına davamlı olması lazım olan materialların yandırıldığını və kritik nəzarət xətlərinə yayıldığını tapdı. Dəqiq bir şəkildə söyləmək mümkün olmasa da, IFE telləri arasındakı elektrik qövsünün yanğına səbəb olduğu ehtimal edilir. Bu tellər dövrə açarları ilə təchiz olunsa da, arxa vermə səbəbi ilə getmirlər. Bu, qeyri-kafi dövrə qorunması nəticəsində yaranan 229 ölüm hadisəsidir. Artıq bu cür sxemlər bir qövsün həssas olduqda (bir keçid düyməsini basmaq kimi normal əməliyyatlar nəticəsində istehsal olunan qövs daxil olmaqla) səyahət etmək üçün qövs çatışmazlığı aşkarlama qorumaları ilə təchiz edilmişdir.

Usb-pd daha çox təhlükə gətirir

İsveçrə MD - 11, elektron çatışmazlıqdan daha çox elektrik çatışmazlığından qaynaqlanırsa da, USB gücünün yüksəldilməsi kimi gərginlik və cərəyan qövsünü istehsal etmək üçün (və həyatın alovunu təhlükə altına ala bilər) daha çox dövrə yetərlidir. (USB - PD), 20 g və 5 a (maksimum gücü 100 w) yüksək gərginlik və cərəyan təmin edə bilər. 5V gərginlikli və 3A cərəyan (15W) USB tipi-c ilə müqayisədə, usb-pd-nin yenilənməsi böyük inkişafdır, eyni zamanda təhlükə ehtimalını da artırır.

Yüksək gərginlik və cərəyanla əlaqəli risklərə əlavə olaraq, USB tip-c konnektorları və kabelləri istifadə edildikdə usb-pd digər problemlərə səbəb ola bilər. Bunun səbəbi, USB tip-c konnektorunun pin aralığı tip-a və tipi b konnektorlarının beşdə birinin 0,5 mm-dir və bu zaman bağlayıcının cüzi pozulması səbəbindən A qısaqapanma riskini artırır. qoyulması və ya çıxarılması. Bağlayıcı içərisində meydana gələn çirkablıqlar oxşar təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, USB type-c-nin populyarlığı kabellərin əhəmiyyətli dərəcədə inkişafına da səbəb olmuşdur, baxmayaraq ki, bir çox kabel hələ də 100W gücünə sahib ola bilmir, lakin müəyyənləşdirilmir. Bununla birlikdə, bu işarələr təhlükəsizliyə zəmanət vermir; İstehlakçı müəyyənləşdirilməmiş bir kabeldən istifadə etmək istəsə, asanlıqla ixtisaslı bir kabel kimi usb-pd yuvasına qoşula bilər.

Usb-pd yüksək gərginliklərdə və cərəyanlarda istifadə edildikdə təkərlər təhlükə deyil. Əsas avtobus güc pimi bağlayıcının digər sancaqlarına çox yaxın olduğundan, qısa bir dövrə aşağı axın elektronikasını bir arızaya səbəb ola biləcək 20V qısa dövrə gərginliyi kimi bir güc artımına məruz qoya bilər. Məsələn, bir metr uzunluğundakı bir USB kabelinin endüktansı "salınır", bu da pik gərginliyinin 20V qısa qapanma gərginliyindən (bəzən iki qat daha yüksək) daha çox olmasına səbəb olur. Bəzi tətbiqlər üçün aşırı yüklənmədən təsirlənən aşağı axıdılmış avadanlıqların işləməməsi təhlükəsizlik problemlərinə səbəb ola bilər, çünki kabellərin maksimum işləmə cərəyanını və gərginliyini idarə etmək üçün ümumiyyətlə istifadə olunan qurğular zərər görməyə ən həssasdır.

Tam dövrə qorunması

Usb-pd ən yüksək nominal cərəyan və gərginlikdə işləyərkən qövslər və ya zədələnmiş komponentlər yarada bilər, buna görə qorunma dövrəsinin tamamilə yararsız olduğunu söyləmək olmaz. Usb-pd maksimum güc rejiminin tez-tez istifadə olunduğu tətbiqlərdə, məsələn, portativ kompüter batareyasını doldurarkən tam dövrə qoruması təmin edilməlidir.

USB tipli c yuvasının pin və yer arasında quraşdırılmış keçici gərginlikli (TVS) diodlar nisbətən sadə və ucuz dövrə müdafiəsidir. Keçid bir qısa qapanma vəziyyətində, TVS diodu pik gərginliyini bağlı hissənin tab gətirə biləcəyi səviyyəyə "vurur". TVS diodları yaxşı keçici qoruma təmin etsə də, davamlı aşırma hadisələri üçün ideal deyildir. Bu problemləri həll etmək üçün, həddindən artıq gərginlikli qorunmaya bənzər bir n-kanal MOSFET ilə birləşdirilmiş əlavə bir dövrə tələb olunur. Davamlı həddindən artıq gərginlik hadisəsi zamanı mühafizəçi nMOSFET-i yükü girişdən ayırmaq üçün işə salır və bununla da qoşulmuş aşağı axınının yüklənməsinin qarşısını alır. Ancaq TVS diodları, mühafizəçilər və nmosfetlər hələ də bütün həddən artıq gərginlikli vəziyyətlərə tab gətirə bilmir; Bəzən USB kabellər ətrafında qısa dövrə yaranır. Bu vəziyyətdə rozetkanın endüktansı çox aşağıdır, gərginliyin qorunma cihazı və nMOSFET-in cavab sürətindən daha sürətli artmasına səbəb olur, buna görə də qoruyucu cihazın kifayət qədər olması üçün gərginliyin artma müddətini uzatmaq üçün daha çox sıxıcı cihazlardan istifadə edilə bilər. kəsilmə vaxtı.

Hərtərəfli qorunma usb-pd tətbiqlərinin dəyəri və mürəkkəbliyini faktiki olaraq artırır, lakin düzgün komponentləri seçməklə bunun qarşısını almaq olar. İstehsalçılar, indi usb-pd qorunması dizaynını sadələşdirərkən pul və məkana qənaət edərək TVS diodlarını, qoruma və qısqacları vahid paketə (nMOSFET adətən diskret çip şəklində saxlanılır) birləşdirən qurğular təqdim etməyə başlayır.

nəticə

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. Dövr qorunması sığorta kimidir; ən yaxşı halda bu sonradan görünə bilər və hətta quraşdırıldıqda da çox vaxt kifayət deyil. Sığortaya sərmayə qoyulması bir işin sabit fəaliyyətini təhdid edə bilsə də, qeyri-kafi dövrə qorunması həyat itkisi kimi daha ciddi nəticələrə səbəb ola bilər.


John f-dən uçan 111 swissair uçuşu vəziyyətində dövrə qorumasının əhəmiyyətini izah edirik. 2 sentyabr 1998-ci ildə Nyu-Yorkdakı Kennedi beynəlxalq hava limanı. Uçuş yaxınlarda uçuş əyləncəsi (İFE) sistemini təkmilləşdirən 7 yaşlı McDonnell Douglas md-11 tərəfindən idarə edildi. Tüstü atıldıqdan 52 dəqiqə sonra, kokpit birdən və ekipaj dərhal təcili reaksiya vəziyyəti elan etdi və hava limanında halifaxa alternativ olmağa çalışdı, ancaq kokpit tavanı səbəbiylə elektrik idarəetmə kabeli yanğının idarədən çıxmasına səbəb oldu və qəzaya uğradı. nova skotiya sahilindən dənizin 8 km-də, 215 sərnişinin və 14 ekipaj üzvünün ölümü.

Qəza istintaqı, yeni IFE'nin bir hissəsində istifadə edilən materialların qəzanın əsas səbəbi olduğunu və yanğına davamlı olması lazım olan materialların yandırıldığını və kritik nəzarət xətlərinə yayıldığını tapdı. Dəqiq bir şəkildə söyləmək mümkün olmasa da, IFE telləri arasındakı elektrik qövsünün yanğına səbəb olduğu ehtimal edilir. Bu tellər dövrə açarları ilə təchiz olunsa da, arxa vermə səbəbi ilə getmirlər. Bu, qeyri-kafi dövrə qorunması nəticəsində yaranan 229 ölüm hadisəsidir. Artıq bu cür sxemlər bir qövsün həssas olduqda (bir keçid düyməsini basmaq kimi normal əməliyyatlar nəticəsində istehsal olunan qövs daxil olmaqla) səyahət etmək üçün qövs çatışmazlığı aşkarlama qorumaları ilə təchiz edilmişdir.

Usb-pd daha çox təhlükə gətirir

İsveçrə MD - 11, elektron çatışmazlıqdan daha çox elektrik çatışmazlığından qaynaqlanırsa da, USB gücünün yüksəldilməsi kimi gərginlik və cərəyan qövsünü istehsal etmək üçün (və həyatın alovunu təhlükə altına ala bilər) daha çox dövrə yetərlidir. (USB - PD), 20 g və 5 a (maksimum gücü 100 w) yüksək gərginlik və cərəyan təmin edə bilər. 5V gərginlikli və 3A cərəyan (15W) USB tipi-c ilə müqayisədə, usb-pd-nin yenilənməsi böyük inkişafdır, eyni zamanda təhlükə ehtimalını da artırır.

Yüksək gərginlik və cərəyanla əlaqəli risklərə əlavə olaraq, USB tip-c konnektorları və kabelləri istifadə edildikdə usb-pd digər problemlərə səbəb ola bilər. Bunun səbəbi, USB tip-c konnektorunun pin aralığı tip-a və tipi b konnektorlarının beşdə birinin 0,5 mm-dir və bu zaman bağlayıcının cüzi pozulması səbəbindən A qısaqapanma riskini artırır. qoyulması və ya çıxarılması. Bağlayıcı içərisində meydana gələn çirkablıqlar oxşar təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, USB type-c-nin populyarlığı kabellərin əhəmiyyətli dərəcədə inkişafına da səbəb olmuşdur, baxmayaraq ki, bir çox kabel hələ də 100W gücünə sahib ola bilmir, lakin müəyyənləşdirilmir. Bununla birlikdə, bu işarələr təhlükəsizliyə zəmanət vermir; İstehlakçı müəyyənləşdirilməmiş bir kabeldən istifadə etmək istəsə, asanlıqla ixtisaslı bir kabel kimi usb-pd yuvasına qoşula bilər.

Usb-pd yüksək gərginliklərdə və cərəyanlarda istifadə edildikdə təkərlər təhlükə deyil. Əsas avtobus güc pimi bağlayıcının digər sancaqlarına çox yaxın olduğundan, qısa bir dövrə aşağı axın elektronikasını bir arızaya səbəb ola biləcək 20V qısa dövrə gərginliyi kimi bir güc artımına məruz qoya bilər. Məsələn, bir metr uzunluğundakı bir USB kabelinin endüktansı "salınır", bu da pik gərginliyinin 20V qısa qapanma gərginliyindən (bəzən iki qat daha yüksək) daha çox olmasına səbəb olur. Bəzi tətbiqlər üçün aşırı yüklənmədən təsirlənən aşağı axıdılmış avadanlıqların işləməməsi təhlükəsizlik problemlərinə səbəb ola bilər, çünki kabellərin maksimum işləmə cərəyanını və gərginliyini idarə etmək üçün ümumiyyətlə istifadə olunan qurğular zərər görməyə ən həssasdır.

Tam dövrə qorunması

Usb-pd ən yüksək nominal cərəyan və gərginlikdə işləyərkən qövslər və ya zədələnmiş komponentlər yarada bilər, buna görə qorunma dövrəsinin tamamilə yararsız olduğunu söyləmək olmaz. Usb-pd maksimum güc rejiminin tez-tez istifadə olunduğu tətbiqlərdə, məsələn, portativ kompüter batareyasını doldurarkən tam dövrə qoruması təmin edilməlidir.

USB tipli c yuvasının pin və yer arasında quraşdırılmış keçici gərginlikli (TVS) diodlar nisbətən sadə və ucuz dövrə müdafiəsidir. Keçid bir qısa qapanma vəziyyətində, TVS diodu pik gərginliyini bağlı hissənin tab gətirə biləcəyi səviyyəyə "vurur". TVS diodları yaxşı keçici qoruma təmin etsə də, davamlı aşırma hadisələri üçün ideal deyildir. Bu problemləri həll etmək üçün, həddindən artıq gərginlikli qorunmaya bənzər bir n-kanal MOSFET ilə birləşdirilmiş əlavə bir dövrə tələb olunur. Davamlı həddindən artıq gərginlik hadisəsi zamanı mühafizəçi nMOSFET-i yükü girişdən ayırmaq üçün işə salır və bununla da qoşulmuş aşağı axınının yüklənməsinin qarşısını alır. Ancaq TVS diodları, mühafizəçilər və nmosfetlər hələ də bütün həddən artıq gərginlikli vəziyyətlərə tab gətirə bilmir; Bəzən USB kabellər ətrafında qısa dövrə yaranır. Bu vəziyyətdə rozetkanın endüktansı çox aşağıdır, gərginliyin qorunma cihazı və nMOSFET-in cavab sürətindən daha sürətli artmasına səbəb olur, buna görə də qoruyucu cihazın kifayət qədər olması üçün gərginliyin artma müddətini uzatmaq üçün daha çox sıxıcı cihazlardan istifadə edilə bilər. kəsilmə vaxtı.

Hərtərəfli qorunma usb-pd tətbiqlərinin dəyəri və mürəkkəbliyini faktiki olaraq artırır, lakin düzgün komponentləri seçməklə bunun qarşısını almaq olar. İstehsalçılar, indi usb-pd qorunması dizaynını sadələşdirərkən pul və məkana qənaət edərək TVS diodlarını, qoruma və qısqacları vahid paketə (nMOSFET adətən diskret çip şəklində saxlanılır) birləşdirən qurğular təqdim etməyə başlayır.