硬件開(kāi)發(fā)中被誤用的保護(hù)器件

以前公司小的時(shí)候，硬件開(kāi)發(fā)工程師經(jīng)驗(yàn)也不高，基本上產(chǎn)品是在裸奔，沒(méi)有加任何防護(hù)?，F(xiàn)在公司大了，工程師有了點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)了，卻出現(xiàn)了另一種誤用保護(hù)器件的情況。最近評(píng)審了一個(gè)原理圖，這僅就保護(hù)器件來(lái)看看有哪些誤用。

1、TVS管的誤用

上圖是一個(gè)USB口的防護(hù)電路，這個(gè)電路中首先誤用的就是TVS管。TVS管作為一種防護(hù)器件被廣泛應(yīng)用于防止過(guò)電壓保護(hù)。此處的的設(shè)計(jì)思想也是想用TVS管來(lái)作為放靜電的一種器件。但是這里用錯(cuò)了。

此處設(shè)計(jì)要求為使用USB2.0作為設(shè)備配置口用。對(duì)于USB2.0而言其傳輸速率為480Mbps。通訊速率是比較高的。而TVS中除了要考慮動(dòng)作電壓外，在通訊中使用時(shí)還需要考慮結(jié)電容。SMBJ6.0CA的結(jié)電容高達(dá)上千pf，這么高的結(jié)電容在兆級(jí)通訊中會(huì)嚴(yán)重影響通訊。因此不能使用SMBJ6.0CA這種TVS管。其實(shí)SMB6.0CA是一種中等功率的TVS管，一般用作設(shè)備末端的防雷，放浪涌。放靜電其實(shí)并不需要600W這么大的TVS管。正確的方法為使用專用的USB防護(hù)器件，比如：使用SEMTECH的RCLamp3624T.就可以滿足USB2.0的保護(hù)，其結(jié)電容不到1pf，以用到2GHz。

2、磁珠的誤用

還是看上面的那個(gè)USB口的防護(hù)電路圖。在TVS后面還有2個(gè)磁珠。磁珠主要用于抑制高頻干擾。但是當(dāng)看到這個(gè)磁珠時(shí)，我們需要問(wèn)設(shè)計(jì)者，這2個(gè)磁珠是什么型號(hào)的，得知型號(hào)后，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)磁珠的諧振頻率為100MHz。那么在USB2.0的480Mbs通訊時(shí)，這兩個(gè)磁珠已經(jīng)不再適用了。磁珠不是加了一定好，磁珠要根據(jù)要抑制的頻率選擇，其諧振頻率一定要高于至少5倍工作頻率。在這個(gè)基礎(chǔ)上再看阻抗等參數(shù)。

3、電感

說(shuō)完磁珠說(shuō)電感，電感最常見(jiàn)的誤用就是不分功率電感和信號(hào)電感。在該使用功率電感的地方用了信號(hào)電感。原因是信號(hào)電感的體積小。需要知道的是，信號(hào)電感的通流量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于功率電感。用錯(cuò)了會(huì)燒電感的。

4、電容

電容常常用作接口旁路干擾用。但是最常見(jiàn)的電容誤用就是，本來(lái)改用安規(guī)電容的地方用了非安規(guī)電容。特別是現(xiàn)在產(chǎn)品越來(lái)越小型化了，PCB上的空間越來(lái)越珍貴。于是有人就用高壓陶瓷電容去代替安規(guī)電容。這樣做可以省成本和空間。但是存在一定風(fēng)險(xiǎn)。畢竟高壓陶瓷電容不是安規(guī)電容，其可靠性和失效模式上是不同的。從可靠性角度上講，凡是用于對(duì)外接口旁路干擾的電容，都應(yīng)該該用安規(guī)電容。一般非安規(guī)的電容的失效模式是短路。

5、隔離變壓器

圖中H102為網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器，這個(gè)變壓器的誤用就在于接地。本來(lái)隔離變壓器是用于隔離系統(tǒng)和傳輸線的。現(xiàn)在變壓器兩側(cè)的地是一個(gè)地，結(jié)果就是高頻干擾仍然可以通過(guò)這個(gè)共地的途徑進(jìn)入系統(tǒng)。所以隔離變壓器的作用就大打折扣了。

從上面這些誤用的情況可以看出，部分研發(fā)工程師對(duì)器件并沒(méi)有吃透基本參數(shù)，對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)，很多時(shí)候停留在隆Demo板的基礎(chǔ)上。要知道Demo板一般是不加保護(hù)器件的。一旦脫離了這些參考，由于缺乏對(duì)元器件的深入理解，就造容易造成了這種誤用。不過(guò)公司規(guī)模上來(lái)了，元器件使用正確性評(píng)審，部分工作也可以讓元器件工程師承擔(dān)了。這樣也就可以減少誤用元器件的可能性。