Ang proteksyon ng circuit ay hindi kailanman magiging katapusan ng pag-unlad ng electronics

Ang proteksyon ng circuit ay tulad ng seguro; sa pinakamainam, maaari itong makita bilang isang pag-iisip, at kahit na naka-install sa lugar, madalas na hindi sapat. Habang ang underinvestment sa seguro ay maaaring magbanta sa matatag na operasyon ng isang negosyo, ang hindi sapat na proteksyon sa circuit ay maaaring humantong sa mas malubhang kahihinatnan tulad ng pagkawala ng buhay.

Inilalarawan namin ang kahalagahan ng pangangalaga sa circuit sa kaso ng swissair flight 111, na umalis mula sa John f. Kennedy international airport sa New York noong Setyembre 2, 1998. Ang flight ay pinatatakbo ng 7-taong-gulang na McDonnell Douglas md-11, na kamakailan-lamang na na-upgrade ang sistema ng in-flight entertainment (IFE). Usok mula sa 52 minuto matapos ang pag-alis, ang sabungan bigla at ang mga tripulante ay agad na nagpahayag ng isang estado ng emerhensiyang pagtugon, at sinubukan na kahalili sa halifax, ang paliparan, ngunit dahil sa sabungan ng koryente ng koryente ng kontrol ng koryente na sanhi ng sunog na wala sa control at nag-crash sa 8 km ng dagat mula sa baybayin ng nova scotia, na pumatay sa lahat ng 215 na pasahero at 14 na tauhan.

Nalaman ng pag-crash ng pag-crash na ang mga materyales na ginamit sa isang seksyon ng bagong IFE ang pangunahing sanhi ng pag-crash, at ang mga materyales, na dapat na fireproof, sinunog at kumalat sa mga kritikal na linya ng kontrol. Bagaman imposible na sabihin nang sigurado, ipinapalagay na ang electric arc sa pagitan ng mga wire ng IFE ay ang sanhi ng sunog. Bagaman ang mga wires na ito ay nilagyan ng mga circuit breaker, hindi sila naglalakbay dahil sa arcing. Ito ay isang totoong kaso ng 229 na pagkamatay sanhi ng hindi sapat na proteksyon sa circuit. Ang nasabing mga circuit ay nilagyan ngayon ng mga proteksyon ng arc fault detection upang maglakbay kapag nadama ang isang arko (hindi kasama ang arko na ginawa ng mga normal na operasyon tulad ng pagpindot sa isang switch).

Nagdudulot ng higit pang panganib ang Usb-pd

Bagaman ang Swiss MD - 11 ay sanhi ng kabiguang elektrikal kaysa sa kabiguang elektroniko, ngunit ngayon parami nang parami ang mga circuit ay sapat upang makabuo ng arko (at maaaring mapanganib ang apoy ng buhay) ng boltahe at kasalukuyang, tulad ng pag-upgrade ng supply ng USB power (USB - PD), maaari itong suportahan hanggang sa 20 v at 5 a (maximum na lakas ng 100 w) ng mataas na boltahe at kasalukuyang. Kung ikukumpara sa 5V boltahe at 3A kasalukuyang (15W) ng USB type-c, ang pag-upgrade ng usb-pd ay isang malaking pagpapabuti, ngunit pinapataas din nito ang posibilidad ng panganib.

Bilang karagdagan sa mga panganib na nauugnay sa mataas na boltahe at kasalukuyang, ang usb-pd ay maaaring maging sanhi ng iba pang mga problema kapag ginamit sa mga konektor ng USB na c-type at kable. Ito ay dahil ang pin spacing ng konektor ng USB type-c ay 0.5mm lamang, isang ikalimang bahagi ng koneksyon ng uri-a at uri-b, kaya't nadaragdagan ang panganib ng Isang maikling circuit dahil sa bahagyang pagbaluktot ng konektor sa panahon pagpasok o pagtanggal. Ang mga impurities na bumubuo sa loob ng konektor ay maaaring magkaroon ng katulad na epekto. Bilang karagdagan, ang katanyagan ng USB type-c ay humantong din sa makabuluhang pag-unlad ng mga kable, bagaman maraming mga cable ang hindi pa rin nagdadala ng 100W ng kapangyarihan, ngunit hindi sila kinilala. Gayunpaman, ang mga palatandaang ito ay hindi ginagarantiyahan ang seguridad; Kung ang consumer ay nais na gumamit ng isang hindi natukoy na cable, maaari rin itong mai-plug sa isang usb-pd socket nang madali bilang isang kwalipikadong cable.

Ang mga arko ay hindi lamang panganib kung ang usb-pd ay ginagamit sa mataas na boltahe at alon. Dahil ang pangunahing pin ng kuryente ng bus ay napakalapit sa iba pang mga pin ng konektor, ang isang maikling circuit ay madaling mailantad ang downstream electronics sa isang power surge tulad ng isang 20V maikling circuit boltahe na maaaring maging sanhi ng isang pagkakamali. Halimbawa, ang inductance ng isang isang metro-haba na USB cable ay maaaring "mag-oscillate", na nagiging sanhi ng rurok ng tugatog na mas mataas kaysa sa 20V na short-circuit boltahe (kung minsan nang dalawang beses bilang mataas). Para sa ilang mga aplikasyon, ang kabiguan ng mga kagamitang pang-agos na apektado ng overvoltage ay maaaring maging sanhi ng mga problema sa kaligtasan, dahil ang mga aparatong iyon na karaniwang ginagamit upang makontrol ang maximum na kasalukuyang operating at boltahe ng mga cable ang pinaka mahina sa pinsala.

Buong proteksyon sa circuit

Ang Usb-pd ay maaaring makagawa ng mga arko o pinsala sa mga sangkap kapag tumatakbo sa pinakamataas na rate ng kasalukuyang at boltahe, kaya hindi masasabi na ang proteksyon circuit ay walang kabuluhan. Sa mga aplikasyon kung saan madalas na ginagamit ang usb-pd maximum na mode ng kapangyarihan, halimbawa kapag nagsingil ng isang portable na baterya ng computer, dapat na buong proteksyon ng circuit.

Ang mga nakakabit na boltahe na pagsugpo ng boltahe (TVS) na naka-install sa pagitan ng pin at ground ng isang USB type-c socket ay medyo simple at murang proteksyon sa circuit. Sa kaso ng isang lumilipas maikling circuit, ang TVS diode "pinches" ang tugatog boltahe sa isang antas na maaaring makatiis ang konektadong bahagi. Habang ang mga diode ng TVS ay nagbibigay ng mahusay na lumilipas na proteksyon, hindi sila perpekto para sa patuloy na mga kaganapan sa overvoltage. Upang malutas ang mga problemang ito, kinakailangan ang isang karagdagang circuit, na katulad ng proteksyon ng overvoltage, ipinares sa isang n-channel MOSFET. Sa isang tuluy-tuloy na kaganapan sa overvoltage, hinihimok ng bantay ang nMOSFET na idiskonekta ang pag-load mula sa pag-input, at sa gayon ay maiiwasan ang labis na pagkarga ng nakakonektang downstream na aparato. Ngunit ang TV diode, guwardiya, at nmosfets ay hindi pa rin makatiis sa lahat ng mga overvoltage na sitwasyon; Paminsan-minsan, nagaganap ang mga maikling circuit sa paligid ng mga USB cable. Sa kasong ito, ang inductance ng socket ay napakababa, na ginagawang mas mabilis ang pagtaas ng boltahe kaysa sa bilis ng pagtugon ng aparato ng proteksyon at nMOSFET, kaya mas maraming mga aparato ng clamping ang maaaring magamit upang mapalawak ang oras ng pagtaas ng boltahe, upang ang aparato ng proteksyon ay sapat na oras upang putulin.

Ang kumpletong proteksyon ay halos nagdaragdag ng gastos at pagiging kumplikado ng mga aplikasyon ng usb-pd, ngunit maiiwasan ito sa pamamagitan ng pagpili ng tamang mga sangkap. Nagsisimula na ngayong mag-alok ang mga tagagawa ng mga pinagsamang aparato na nagsasama ng mga diode, proteksyon at clamp ng TVS sa isang solong pakete (ang nMOSFET ay karaniwang pinapanatili bilang isang discrete chip), nagse-save ng pera at puwang habang pinapasimple ang disenyo ng proteksyon sa usb-pd.

konklusyon

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. Ang proteksyon ng circuit ay tulad ng seguro; sa pinakamainam, maaari itong makita bilang isang pag-iisip, at kahit na naka-install sa lugar, madalas na hindi sapat. Habang ang underinvestment sa seguro ay maaaring magbanta sa matatag na operasyon ng isang negosyo, ang hindi sapat na proteksyon sa circuit ay maaaring humantong sa mas malubhang kahihinatnan tulad ng pagkawala ng buhay.


Inilalarawan namin ang kahalagahan ng pangangalaga sa circuit sa kaso ng swissair flight 111, na umalis mula sa John f. Kennedy international airport sa New York noong Setyembre 2, 1998. Ang flight ay pinatatakbo ng 7-taong-gulang na McDonnell Douglas md-11, na kamakailan-lamang na na-upgrade ang sistema ng in-flight entertainment (IFE). Usok mula sa 52 minuto matapos ang pag-alis, ang sabungan bigla at ang mga tripulante ay agad na nagpahayag ng isang estado ng emerhensiyang pagtugon, at sinubukan na kahalili sa halifax, ang paliparan, ngunit dahil sa sabungan ng koryente ng koryente ng kontrol ng koryente na sanhi ng sunog na wala sa control at nag-crash sa 8 km ng dagat mula sa baybayin ng nova scotia, na pumatay sa lahat ng 215 na pasahero at 14 na tauhan.

Nalaman ng pag-crash ng pag-crash na ang mga materyales na ginamit sa isang seksyon ng bagong IFE ang pangunahing sanhi ng pag-crash, at ang mga materyales, na dapat na fireproof, sinunog at kumalat sa mga kritikal na linya ng kontrol. Bagaman imposible na sabihin nang sigurado, ipinapalagay na ang electric arc sa pagitan ng mga wire ng IFE ay ang sanhi ng sunog. Bagaman ang mga wires na ito ay nilagyan ng mga circuit breaker, hindi sila naglalakbay dahil sa arcing. Ito ay isang totoong kaso ng 229 na pagkamatay sanhi ng hindi sapat na proteksyon sa circuit. Ang nasabing mga circuit ay nilagyan ngayon ng mga proteksyon ng arc fault detection upang maglakbay kapag nadama ang isang arko (hindi kasama ang arko na ginawa ng mga normal na operasyon tulad ng pagpindot sa isang switch).

Nagdudulot ng higit pang panganib ang Usb-pd

Bagaman ang Swiss MD - 11 ay sanhi ng kabiguang elektrikal kaysa sa kabiguang elektroniko, ngunit ngayon parami nang parami ang mga circuit ay sapat upang makabuo ng arko (at maaaring mapanganib ang apoy ng buhay) ng boltahe at kasalukuyang, tulad ng pag-upgrade ng supply ng USB power (USB - PD), maaari itong suportahan hanggang sa 20 v at 5 a (maximum na lakas ng 100 w) ng mataas na boltahe at kasalukuyang. Kung ikukumpara sa 5V boltahe at 3A kasalukuyang (15W) ng USB type-c, ang pag-upgrade ng usb-pd ay isang malaking pagpapabuti, ngunit pinapataas din nito ang posibilidad ng panganib.

Bilang karagdagan sa mga panganib na nauugnay sa mataas na boltahe at kasalukuyang, ang usb-pd ay maaaring maging sanhi ng iba pang mga problema kapag ginamit sa mga konektor ng USB na c-type at kable. Ito ay dahil ang pin spacing ng konektor ng USB type-c ay 0.5mm lamang, isang ikalimang bahagi ng koneksyon ng uri-a at uri-b, kaya't nadaragdagan ang panganib ng Isang maikling circuit dahil sa bahagyang pagbaluktot ng konektor sa panahon pagpasok o pagtanggal. Ang mga impurities na bumubuo sa loob ng konektor ay maaaring magkaroon ng katulad na epekto. Bilang karagdagan, ang katanyagan ng USB type-c ay humantong din sa makabuluhang pag-unlad ng mga kable, bagaman maraming mga cable ang hindi pa rin nagdadala ng 100W ng kapangyarihan, ngunit hindi sila kinilala. Gayunpaman, ang mga palatandaang ito ay hindi ginagarantiyahan ang seguridad; Kung ang consumer ay nais na gumamit ng isang hindi natukoy na cable, maaari rin itong mai-plug sa isang usb-pd socket nang madali bilang isang kwalipikadong cable.

Ang mga arko ay hindi lamang panganib kung ang usb-pd ay ginagamit sa mataas na boltahe at alon. Dahil ang pangunahing pin ng kuryente ng bus ay napakalapit sa iba pang mga pin ng konektor, ang isang maikling circuit ay madaling mailantad ang downstream electronics sa isang power surge tulad ng isang 20V maikling circuit boltahe na maaaring maging sanhi ng isang pagkakamali. Halimbawa, ang inductance ng isang isang metro-haba na USB cable ay maaaring "mag-oscillate", na nagiging sanhi ng rurok ng tugatog na mas mataas kaysa sa 20V na short-circuit boltahe (kung minsan nang dalawang beses bilang mataas). Para sa ilang mga aplikasyon, ang kabiguan ng mga kagamitang pang-agos na apektado ng overvoltage ay maaaring maging sanhi ng mga problema sa kaligtasan, dahil ang mga aparatong iyon na karaniwang ginagamit upang makontrol ang maximum na kasalukuyang operating at boltahe ng mga cable ang pinaka mahina sa pinsala.

Buong proteksyon sa circuit

Ang Usb-pd ay maaaring makagawa ng mga arko o pinsala sa mga sangkap kapag tumatakbo sa pinakamataas na rate ng kasalukuyang at boltahe, kaya hindi masasabi na ang proteksyon circuit ay walang kabuluhan. Sa mga aplikasyon kung saan madalas na ginagamit ang usb-pd maximum na mode ng kapangyarihan, halimbawa kapag nagsingil ng isang portable na baterya ng computer, dapat na buong proteksyon ng circuit.

Ang mga nakakabit na boltahe na pagsugpo ng boltahe (TVS) na naka-install sa pagitan ng pin at ground ng isang USB type-c socket ay medyo simple at murang proteksyon sa circuit. Sa kaso ng isang lumilipas maikling circuit, ang TVS diode "pinches" ang tugatog boltahe sa isang antas na maaaring makatiis ang konektadong bahagi. Habang ang mga diode ng TVS ay nagbibigay ng mahusay na lumilipas na proteksyon, hindi sila perpekto para sa patuloy na mga kaganapan sa overvoltage. Upang malutas ang mga problemang ito, kinakailangan ang isang karagdagang circuit, na katulad ng proteksyon ng overvoltage, ipinares sa isang n-channel MOSFET. Sa isang tuluy-tuloy na kaganapan sa overvoltage, hinihimok ng bantay ang nMOSFET na idiskonekta ang pag-load mula sa pag-input, at sa gayon ay maiiwasan ang labis na pagkarga ng nakakonektang downstream na aparato. Ngunit ang TV diode, guwardiya, at nmosfets ay hindi pa rin makatiis sa lahat ng mga overvoltage na sitwasyon; Paminsan-minsan, nagaganap ang mga maikling circuit sa paligid ng mga USB cable. Sa kasong ito, ang inductance ng socket ay napakababa, na ginagawang mas mabilis ang pagtaas ng boltahe kaysa sa bilis ng pagtugon ng aparato ng proteksyon at nMOSFET, kaya mas maraming mga aparato ng clamping ang maaaring magamit upang mapalawak ang oras ng pagtaas ng boltahe, upang ang aparato ng proteksyon ay sapat na oras upang putulin.

Ang kumpletong proteksyon ay halos nagdaragdag ng gastos at pagiging kumplikado ng mga aplikasyon ng usb-pd, ngunit maiiwasan ito sa pamamagitan ng pagpili ng tamang mga sangkap. Nagsisimula na ngayong mag-alok ang mga tagagawa ng mga pinagsamang aparato na nagsasama ng mga diode, proteksyon at clamp ng TVS sa isang solong pakete (ang nMOSFET ay karaniwang pinapanatili bilang isang discrete chip), nagse-save ng pera at puwang habang pinapasimple ang disenyo ng proteksyon sa usb-pd.